2022 Fiscal Year Annual Research Report
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22H01980
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
宮本 克彦 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20375158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 誠吾 東北大学, 理学研究科, 助教 (70435634)
三成 剛生 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (90443035)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 差周波発生 / 軌道角運動量 / 円偏光 / メタ表面 / クロスニコル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フォノンをはじめとした様々な物理現象の舞台となるテラヘルツ領域において，新たな光の自由度として軌道角運動量を主成分座標とする「テラヘルツ波帯軌道角運動量分光法」の確立を，本課題では目指している。
計画初年度である本年度は，単色テラヘルツ発生，直線偏光・円偏光クロスニコル配置を用いた高感度偏光検出，および分光測定用のモデルサンプルの設計・試作など，次年度以降に計画している角運動量分光への必須技術の開発に取り組んだ。
初めに，周波数可変テラヘルツ光源，位相板・波長板に加え偏光子などを含むテラヘルツ用光学素子の設計・開発に注力した。特に，差周波発生に用いている励起2波長光の波長をフィードバックさせることで，これまで課題であった横軸（周波数）の確度を担保することが可能となった。また，分光用のモデルサンプルとして二層三角格子回転モアレ型メタ表面を設計した。実際に，プリンテッドエレクトロニクスにより金属ディスクの作製を行い，共鳴周波数が設計値通りであることも実験的に確認した。
本年度整備したインフラ基盤技術を用いて，角運動量をパラメータにしたイメージング応用に展開予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，有機非線形光学結晶DASTを用いた差周波発生による周波数可変単色テラヘルツ光源の開発を行い，自動化による広帯域テラヘルツ分光システムの構築を実現した。本光源はMHzオーダーのパルス繰り返し周波数に起因した高スループットに加え，50dB以上の高S/N比が本システムの特徴である。1-13 THzにわたる広帯域なテラヘルツ領域においてグルコース類の分光測定を行い，OH基の立体配置に起因した構造異性体の同定に成功した。また，広帯域テラヘルツ領域におけるマルチスペクトル情報を有した2次元画像取得が可能なイメージング装置へと展開した。さらに，直線・円偏光クロスニコル配置による偏光変調測定系の構築も行い，サンプル由来の異方性の可視化に成功した。
以上の事から，初年度としての進捗状況としては，概ね順調であり，次年度以降に角運動量をパラメータとした光源開発を含めた分光応用へと展開予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
光の角運動量には，円偏光に由来するスピン角運動量・光渦に起因する軌道角運動量の2つが存在する。テラヘルツ領域においては，この2種類の角運動量をパラメータとした分光応用は報告例が少ない。次年度以降は，まずテラヘルツ円偏光を利用した分光測定に加え，物質の立体構造に起因した構造キラリティーの判別に注力し，テラヘルツ円偏光二色性イメージング装置の開発を行う予定である。
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[Journal Article] Ablation phenomena by intense terahertz vortex beam2022
Author(s)
You Wei Wang, Sadashi Segawa, Tomoki Shimizu, Verdad C. Agulto, Valynn Katrine Mag-usara, Kosaku Kato, Katsuhiko Miyamoto, Takashige Omatsu, Kotaro Makino, Junji Tominaga, Goro Isoyama, Makoto Asakawa, Makoto Nakajima
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Journal Title
Applied Physics A
Volume: 128
Pages: 836
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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