公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
光の波長よりも小さなスケールの構造体に光を照射すると、構造体近傍に光が局在し強く増強された電場（以下，ナノ集光場と呼ぶ）を形成することが可能である。更にこのナノ集光場では、光の局在性により長波長近似を仮定した慣習的な光学遷移選択則が良い近似ではなくなり、そこに配置された物質の光学禁制準位を励起できる可能性が議論されている。一方、量子もつれ光は、量子ゆらぎを人工的に制御した光であり、従来のレーザー光には存在しない「量子相関」を有し、低強度下でも効率的な２光子吸収を実現できる。本研究の目的はナノ集光場と量子もつれ光の相乗効果により、「２光子吸収」で「効率良く」「高エネルギー禁制準位」を励起できる光ナノ反応場理論の構築を目指すことにある。昨年度までに、半導体マイクロディスク共振器近傍に形成されるエバネッセント場と量子ドットに対して禁制準位励起の解析を行い、長波長近似下での禁制準位を数μeVまで増強できることを示した。更に量子もつれ光を用いた２光子吸収の解析を行い、Rb原子およびNa_2分子系を例に、従来のレーザー光と比較して3桁以上の励起効率の増強が可能であることを示した。最終年度では、更なる２光子吸収効率の高効率化を目指し、超広帯域周波数量子もつれ光による２光子吸収、および２段励起過程の解析を行った。従来の常識では量子もつれ光は２段励起を増強しないと考えられていたが、本研究の解析結果から、量子もつれ光は２段励起においても十分大きな増強（Na_2分子を例として４桁程度）が可能であることを示した。更にテラヘルツ領域における多光子励起に対して、量子もつれ光による分子振動高エネルギー準位励起のための分子振動励起理論を構築した。これにより様々な系に対する量子もつれ光による「多光子吸収」と ナノ構造による「禁制準位励起」の解析が可能になり、光ナノ反応場理論の基礎が構築できた。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
巻: 52 号: 2 ページ: 025503-025503
10.1088/1361-6455/aaf366
Physical Review A
巻: 97 号: 6
10.1103/physreva.97.063859
Journal of Physics Communications
巻: 2 号: 11 ページ: 115006-115006
10.1088/2399-6528/aaecaf
Scientific Reports
巻: 8 号: 1
10.1038/s41598-018-20880-6
巻: 97 号: 3
10.1103/physreva.97.033814
巻: 7 号: 1
10.1038/s41598-017-08431-x
