2013 Fiscal Year Annual Research Report
サーマルフリーフォトニクスを目指した極限共鳴光学応答の開拓
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24244048
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
石原 一 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60273611)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
一宮 正義 大阪歯科大学, 歯学部, 講師 (00397621)
沈 用球 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20336803)
芦田 昌明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60240818)
余越 伸彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90409681)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 非線形光学 / 励起子 / CuCl / ZnO / 薄膜 / 四光波混合 / カー応答 |
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| Research Abstract |
25年度については、実験的、理論的に以下のような成果があった。
実験：CuClのカー応答が安定して測定できるようになり、励起子ー光結合モードを反映したスペクトルがより明瞭に得られるようになった。現在、100fs級のパルスから50fs秒へとパルス幅を短縮して、輻射幅のより広いモードの全体を捉えるべく測定を続けている。また、２４年度に引き続き光スイッチとしての、より高い性能が期待できるZnO薄膜における測定を行い、線形反射率、四光波混合信号が理論解析で説明できるレベルになった。現在、入射パルス中心周波数を掃引することによってスペクトルの全体についての情報を集積している。
理論：理論的にはスペクトル分散の強いカー応答信号を用いて非線形性の大きさの評価を行う方法を明らかにした。具体的にはx偏光出力とy偏光出力のそれぞれのスペクトル積分値の比を取ることで、試料等の条件の異なる実験においての非線形性の大きさの比較が可能であることを明らかにした。また、CuCl、ZnOの線形、四光波混合、カー応答の計算を行い、実験結果との定量的比較を行った。その結果、上記の実験が、理論が予想するモード構造を反映していることが明らかになった。またZnOについては前年度、A,B励起子が輻射を介して結合することを明らかにしたと報告したが、さらに２５年度は、結合したモードの一つが輻射補正を占有することにより、極めて大きな輻射緩和率が期待できることを明らかにした。また、スペクトルピークのA,B成分比が膜厚依存性を伴って様々に変化することを明らかにし、従来実験的に決められてきた価電子帯対称性の序列の議論やA,B振動子強度の議論に見直しが必要であることを議論した。
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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
25年度について、実験的には、CuClにおけるカー応答や四光波混合信号で得られた信号のモード同定が順調に進んだ。本来は非縮退誘導励起共鳴ハイパー・パラメトリック散乱(PHPS)法における測定の開始を予定していたが、予定にはなかったZnOの測定が進み、サーマルフリーフォトニクス実現へCuClを凌ぐ性能が期待されることが理論的にも明らかになったため、後者に時間的リソースを振り向けることにした。また、観測されたカー応答や四光波混合による信号に励起子分子モードが強く現れないことも、非縮退誘導励起共鳴ハイパー・パラメトリック散乱法からZnO測定へと舵を切る判断の要因になっている。
実験的には25年度に予定していた非マルコフ的緩和過程の取り入れについては、ZnOの信号解析が急務となったため、これを最終年度の課題へまわすことにした。一方で、予定されていなかったZnOからの信号の解析が進み、また、この物質の励起子についての従来の理解を覆す知見が得られたことは大きな進展であったと考えられる。
以上のように、25年度は想定を超えた研究の進展と、それに向けてリソースを振り向けたため、予定されていたが行わなかった項目があったため、全体としては概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
２６年度は以下の研究を行う。
１）CuClのカー応答について、現在まで100fs級のパルスを用いた非線形分光と解析を進めていたが、今後、50fs級、10fs級のパルス整形を本格的に行い、特に広域な輻射幅を持つ準位の全体をカバーする分光により、位相緩和を凌ぐ輻射緩和の実時間測定を成功させる。理論的には入射パルスのチャーピングまで考慮した解析手法が完成したので、それに基づいて実験結果を解析する。
２）ZnO薄膜のカー応答と四光波混合の膜厚依存性を明らかにする。特に、２５年度にZnO励起子応答の理論的研究により、A,B励起子が輻射場により結合し、輻射補正を特定のモードが占有することを明らかにした。この結果は、輻射補正を占有したモードの輻射緩和レートがA,B励起子が独立と考えた場合から倍増することを意味しており、これの実験実証を行う。また、スペクトルの各ピークにA,B励起子成分が含まれているため、価電子帯での励起子対称性の並びの問題について、従来的解析が通用しないことが明らかになった。本研究で、新しい解析法を確立すべく、四光波混合の測定とその理論解析を進める。
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Research Products
(25 results)
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[Presentation] CuCl微小共振器における四光波混合スペクトルの偏光依存性2014
Author(s)
三森康彦, 松浦心平, 小坂英男, 枝松圭一, 宮崎健一, 金 大貴, 中山正昭, 大畠梧郎, 岡 寿樹, 安食博志, 石原 一
Organizer
日本物理学会・2014年春季大会
Place of Presentation
東海大学（神奈川）
Year and Date
20140327-20140330
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[Presentation] 共振器中の CuCl 薄膜における励起子分子の輻射緩和2013
Author(s)
安食博志, 松浦心平, 三森康義, 小坂英男, 枝松圭一, 宮崎健一, 金谷侑佳, 金 大貴, 中山正昭, 大畠悟郎, 石原 一
Organizer
第24回光物性研究会
Place of Presentation
大阪市立大学（大阪）
Year and Date
20131213-20131214
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