2016 Fiscal Year Annual Research Report
量子ビートチューニングによる差周波混合テラヘルツ電磁波の増強
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26289088
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
小島 磨 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00415845)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 励起子 / テラヘルツ電磁波 / 差周波混合 / 非線形光学効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二つの連続波レーザー光を半導体多重量子井戸に照射することで発生する連続波テラヘルツ電磁波に関する研究において、励起子の果たす役割について研究を行っており、特に励起条件に関する検討を行った。二つのレーザー光の周波数差に相当するテラヘルツ電磁波が発生する差周波混合を引き起こす媒体に半導体の多重量子井戸を用いており、特に、励起子エネルギーに共鳴的にレーザー光を照射し、電磁波を発生させた。実験はpin構造のGaAs/AlAs多重量子井戸であり、室温で測定を行った。なお、試料はシェフィールド大学で作製されたものである。
これまでに励起子共鳴励起条件下でテラヘルツ電磁波が発生することを明らかにしていたが、励起子の振動子強度などの効果は明らかではなかった。そこで、二つのレーザー光強度の比を様々に変えて、テラヘルツ電磁波強度の励起光エネルギー依存性を測定した。その結果、重い正孔励起子を励起するレーザー光強度に対し、軽い正孔励起子を励起する励起光強度を3倍以上にすることで、より大きなテラヘルツ電磁波が発生することがわかった。特に、二つのレーザー光強度比を1対1で強度を増加させた場合よりも大きな電磁波が発生することが分かった。さらに、重い正孔励起子と軽い正孔励起子の二つを励起する条件下で最大強度が得られた。これは重い正孔励起子と軽い正孔励起子の振動子強度の比が3対1であることを考慮すると、振動子強度の比を考慮した励起条件を明らかにすることが重要であることを示している。
さらに、超短パルスのスペクトル波形を制御した実験から、レーザー光のスペクトル成分のうち、励起子と共鳴しない成分が量子ビートの減衰に与える効果を明らかにすることができた。これは、さらなる励起条件の高精度化につなげられると考えている。
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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
より高強度かつ高効率に差周波混合を発生させるための条件を明らかにすることができたと考えており、今後の研究に向けて重要な結果を得ることができた。また、パルスによる実験との比較は、均一および不均一広がり幅の効果が差周波混合と過渡応答に与える効果の違いを説明するのに重要な知見を与えると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得た知見をもとに、周波数可変のテラヘルツ電磁波光源の開発を行っていく予定であり、さらに分光システムの構築などに取り組みたいと考えている。また、新しい非線形媒質としてシアニン分子薄膜の作製にも取り組み、その基礎光学特性を明らかにしたので、そのような新しい材料系でのテラヘルツ電磁波発生にも取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
論文投稿が遅れているため、次年度に投稿関連費用として使用するために次年度に使用することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
論文投稿に伴う費用として年内に使用する予定である。
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