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テラヘルツ領域室温連続波発振レーザに向けたフォノン系電磁誘起透明化制御機構の開拓

Research Project

Project/Area Number 17J05300
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Crystal engineering
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

坂本 裕則  千葉大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsフォノン / 電磁誘起透明化 / レーザ
Outline of Annual Research Achievements

数THz~20 THzの室温連続波発振の実現に向けてフォノン系を用いたレーザの動作原理の開拓を行った。フォノン系の課題として従来のレーザにおいて光増幅のために用いられてきたポピュレーション反転分布が形成できないことがあげられる。本研究ではフォノン系電磁誘起透明化を用いた光吸収制御によりポピュレーション反転分布を用いない光増幅機構の利用を検討している。これまでの研究においてフォノン系電磁誘起透明化の基礎原理である2種LOフォノン系の量子干渉が混晶半導体において成立することが示された。今年度、主に光の吸放出に必要な電気双極子の形成について半導体/金属ストライプ構造を用いて研究を進めた。特に、電気双極子形成に伴う誘電関数の周波数分散の変化に着目して評価した。AlN/金属ストライプ構造の偏光赤外反射測定を行った。電界がストライプと垂直である場合にAlNのE1(LO)フォノンエネルギーに共鳴した反射損失が観測された。この周波数ではAlNの表面を透過した光は基板であるSiCとの界面で反射されることおよびストライプ周期は光の波長より大きいことから観測された反射損失は透過や金属ストライプのワイヤーグリッド偏光子としての機能による偏光依存性に起因したものではないと考えられる。また、反射スペクトルのKramers-Kronig変換およびp偏光の測定において観測された界面ポラリトンモードによりLOフォノン共鳴電気双極子の形成に伴う誘電関数の周波数分散の変化が検知された。これらの結果に基づいてGaAs/金属ストライプ構造を加熱することによりGaAsのLOフォノンエネルギーである36 meV (周波数8.7 THz) に共鳴した発光が観測された。LOフォノン共鳴電気双極子による光の吸放出とフォノン系電磁誘起透明化はフォノン系において反転分布を用いずに光増幅を行うために必要な動作原理となる。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Electric-dipole absorption resonating with longitudinal optical phonon-plasmon system and its effect on dispersion relations of interface phonon polariton modes in metal/semiconductor-stripe structures2018

    • Author(s)
      Hironori Sakamoto, Eito Takeuchi, Kouki Yoshida, Ken Morita, Bei Ma, and Yoshihiro Ishitani
    • Journal Title

      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 51 Issue: 1 Pages: 015105-015105

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa9918

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 半導体/金属ストライプ構造における電気双極子形成に伴う誘電関数変化2018

    • Author(s)
      坂本 裕則, 馬 ベイ, 森田 健, 石谷 善博
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] GaAs/Auストライプ構造を用いたLOフォノン共鳴の赤外光輻射2018

    • Author(s)
      青木 伴晋、花田 昂樹、坂本 裕則、馬 ベイ、森田 健、石谷 善博
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Interface phonon polariton propagation and LO phonon-resonant absorption of infrared light in AlN/metal-composites2017

    • Author(s)
      Hironori Sakamoto, Bei Ma, Ken Morita, Yoshihiro Ishitani
    • Organizer
      International Conference of Nitride Semiconductor-12
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AlN 薄膜を用いたLO フォノン共鳴電気双極子形成および表面ポラリトン伝搬2017

    • Author(s)
      坂本 裕則, 馬 ベイ, 森田 健, 石谷 善博
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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