| 研究課題/領域番号 |
22K03484
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
内田 健人 京都大学, 理学研究科, 助教 (40825634)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 高次高調波発生 / 極端非線形光学 / 超高速現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では非線形光学応答の一種である高次高調波発生に着目し、固体における非平衡電子状態の新たな超高速分光手法としての確立を目指す。特に電子を駆動する高強度光パルスの電場波形を、光ゲート法を用いて精密に制御し、通常の測定では測定困難なスペクトル情報を簡便に取り出せる高次高調波分光システムの構築を目指す。これをファンデルワールス2次元物質の一種である、WSe2およびWTe2に適用して試料のもつ非自明な電子構造を明らかにする。さらには光ゲート法の特性を生かして、半古典的な電子軌道を制御することによりバレー自由度の制御の実現まで目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は非線形光学応答の一種である高次高調波発生に利用して固体における非平衡電子状態を計測する新たな超高速分光法を確立することを目的としている。
特に、偏光ゲート法を利用して通常の測定では測定困難なスペクトル情報を簡便に取り出せる高次高調波分光システムの構築を目指している。本年度は、2022年度に構築した高次高調波干渉計の性能向上を目指して、実験系の再構築を行った。特に、以下の3点に関して大きな改善を得た。１．バランスホモダイン検出システムを導入することで、実験中の強度揺らぎの効果を大幅に抑え、高感度な高次高調波検出が可能になった。2．正確な高次高調波
位相情報取得には高調波が通過する素子における高調波パルスの群遅延分散の補償が重要となる。粗調ステージの導入により分散効果を最小限に抑えることに成功した。3.偏光や強度に対する高次高調波特性は、固体の微視的な電子状態を強く反映するため、干渉計においても参照パスと標的パスで独立に駆動中赤外光の制御を行えることが望ましく、最終的な目標の偏光ゲート法の適用においても重要となる。そこで各パスに入力偏光制御用の光学素子を導入した。強度を独立に制御することによって、近赤外域から可視全域（1600nmから300nm）において高次高調波位相情報を検出することが可能になった。本システムを用いることで、薄膜金属などの微弱な高次高調波しか生じない物質群でも高次高調波の位相計測が行えるようになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
実験計画当初は、観測が困難とみられていた高次高調波の実時間波形に関する情報を高次高調波干渉計を用いることで検出できるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
中赤外光偏光制御システムを高次高調波干渉計に導入することによって、強度スペクトルのみならず、位相情報からも高強度赤外電場駆動下の超高速の電子ダイナミクスを検出できることが期待される。偏光制御方式として、楕円偏光ゲートに加えて微弱な第2次高調波をその位相を制御しながら同時入射することによって電子軌道を制御する手法を導入することでより詳細な電子ダイナミクスの解明を目指す。
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