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アンテナ-分子-応答場結合系に基づく新奇コヒーレント光源の創出

研究課題

研究課題/領域番号 15J12325
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス
研究機関大阪府立大学

研究代表者

畑 遼介  大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード原子・分子・量子エレクトロニクス / 量子エレクトロニクス / プラズモニクス / ナノフォトニクス / 量子光学
研究実績の概要

新奇なエネルギー変換的なコヒーレント光源の理論提案を目的として,補助系-分子-応答場の三体が自己無撞着な相互作用をしている系をモデル化した理論解析を行った。今年度の研究で,補助系として光アンテナと光共振器という二つの系を用い,上方変換型コヒーレント放射機構として応用可能性を議論し,十分応用可能であるという結果を得た。
前年度までの研究成果で、光共振器や光アンテナなどの補助系を利用することで2準位系に定常的な反転分布と,上方変換発光の二つが同時に起こることを提案した。この機構は,例えば赤外領域の太陽光を,エネルギー利用しやすい可視レーザー光に直接変換することが期待でき,カーボンフリーな社会への貢献が期待できる。28年度は,①アンテナ系を複数粒子系に拡張した場合の励起特性,②共振器における出力光特性の解析の議論を行った。
新奇なコヒーレント光源としての議論をするために必要な上記の目標を高水準で達成できた。まず,アンテナ系では,複数粒子系の計算を近似的に取り扱うクラスター展開を利用した。その結果,粒子が複数個あった場合においても反転分布状態が形成でき,上方変換的なコヒーレント光放射の可能性が確認された(目標①の達成)。上方変換レーザーという新奇光源への応用が期待できる。
また,共振器系を複数粒子系に拡張を行うことで,コヒーレントな協力放射である超蛍光と同様の振る舞いを見せることを示した(目標②の達成)。前年度の研究で構築したモデルに前述のクラスター展開を適応し,入射光を急速に遮断することで,上方変換的な放射が見られた。特に,反転分布が形成されているときに超蛍光が現れることを示した。このことから,共振器系においても,新奇光源への応用可能性を有することがわかった。これらの成果は現在,論文として投稿中である。以上のように,28年度は研究実施計画に基づいて順調に研究を進めることができた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Luminescent activity of two‐level molecule with population inversion2015

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hata, Hiroshi Ajiki, Nobuhiko Yokoshi, Hajime Ishihara
    • 雑誌名

      physica status solidi (c)

      巻: 13 号: 2-3 ページ: 105-108

    • DOI

      10.1002/pssc.201510157

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crossover between Energy Transparency Resonance and Rabi Splitting in Antenna - Molecule Coupled Systems2015

    • 著者名/発表者名
      N. Murata, R. Hata and H. Ishihara
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 号: 45 ページ: 25493-25498

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b08590

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Second-order coherence of radiation field from population-inverted two-level systems with frequency up-conversion2016

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hata, Hiroshi Ajiki, Nobuhiko Yokoshi and Hajime Ishihara
    • 学会等名
      13th International Workshop on Nonlinear Optics and Excitation Kinetics in Semiconductors (NOEKS13)
    • 発表場所
      Dortmund, Germany
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 波長変換的に反転分布した二準位系による出力光の二次コヒーレンス特性2016

    • 著者名/発表者名
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      石川県,金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 反転分布した二準位系の波長変換的な協力放射2016

    • 著者名/発表者名
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年春季大会
    • 発表場所
      東北学院大学,仙台,日本
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 離調共振器中の二準位系の上方変換的な協力放射2015

    • 著者名/発表者名
      畑遼介、余越伸彦、安食博志、石原一
    • 学会等名
      第26回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学,神戸,日本
    • 年月日
      2015-12-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Luminescent Activities of a Two-level Molecule with Population Inversion2015

    • 著者名/発表者名
      R. Hata and H. Ishihara
    • 学会等名
      The 10th Principles and Applications of Control in Quantum Systems Workshop 2015 (PRACQSYS 2015)
    • 発表場所
      University of New South Wales, Kensington Campus, Sydney, Australia
    • 年月日
      2015-06-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Luminescent Activities of a Two-level Molecule with Population Inversion2015

    • 著者名/発表者名
      R. Hata, H. Ajiki, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 学会等名
      11th International Conference on Excitonic Processes in Condensed Matter, Nanostructured and Molecular Materials (EXCON2015)
    • 発表場所
      Polytechnique Montreal, Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-05-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crossover Behavior Between the Molecular Absorption Spectra of Rabisplitting and Energy Transparency2015

    • 著者名/発表者名
      R. Hata, N. Murata and H. Ishihara
    • 学会等名
      The 2nd OPTICAL MANIPULATION CONFERENCE (OMC '15)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜,日本
    • 年月日
      2015-04-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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