2014 Fiscal Year Annual Research Report
高強度THzパルスを用いた非平衡BCS状態のコヒーレント制御
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25800175
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松永 隆佑 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50615309)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | テラヘルツ分光 / ヒッグスモード / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初研究の目的に掲げたのは以下の2点である。
①非平衡超伝導状態の超高速ダイナミクスを調べることでオーダーパラメーター振動（ヒッグスモード）を観測し、その性質を明らかにする
②マクロな量子凝縮状態である超伝導を光によってコヒーレント制御する技術へと深化させる
このうち項目①については平成25年度中に達成した。高強度モノサイクルテラヘルツパルスを用いた2次元時間領域テラヘルツ分光測定系を構築し、超伝導状態に対する「非断熱的励起」という状況を初めて実現したことで、オーダーパラメーターの自由振動としてヒッグスモードを観測することに成功した。
最終年度（平成26年度）は項目②の達成を目指して、非線形応答領域における光と超伝導状態の相互作用に注目し、オーダーパラメーターを外場によってコヒーレントに制御することを目的に研究を進めた。超伝導ギャップ以下の周波数の狭帯域高強度テラヘルツ波を生成し超伝導状態に照射することで、入射したテラヘルツ波の2倍の周波数でオーダーパラメーターの強制振動が生じ、誘起される非線形電流によって第三高調波が発生することを見出した。また微視的理論に基づいて非線形応答領域まで考慮することで、ベクトルポテンシャルの偶数次の項によってオーダーパラメーターをコヒーレントに駆動させることができることを示した。さらにテラヘルツ波の2倍の周波数がヒッグスモードの周波数と一致した時に、共鳴が生じて振動が著しく増強することを実験により示した。これは線形応答では光と相互作用しないヒッグスモードを、高強度テラヘルツ波による非線形応答を利用することで初めて外場によって共鳴させることに成功した例として高く評価され、光で超伝導状態を制御する技術に向けた新たな道筋を示す結果となった。
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[Presentation] Higgs Mode and Terahertz Nonlinear Optics in Superconductors2014
Author(s)
Ryo Shimano, Ryusuke Matsunaga, Yuki Hamada, Arata Sugioka, Hiroyuki Fujita, Kazumasa Makise, Yoshinori Uzawa, Hirotaka Terai, Zhen Wang, Naoto Tsuji, and Hideo Aoki
Organizer
19th International Conference on Ultrafast Phenomena
Place of Presentation
沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市
Year and Date
2014-07-07 – 2014-07-11
Invited
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