多体系における輻射場と物質場の量子制御

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06245208
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 五神 真 東京大学, 工学部, 助教授 (70161809)
• 研究分担者: 宮野 健次郎 東京大学, 工学部, 教授 (90167677) ; 花村 榮一 東京大学, 工学部, 教授 (70013472)
• キーワード: 励起子超放射 / 色素会合体 / 量子閉じ込めシュタルク効果 / マイクロキャビティー / 表面励起子 / フレンケル励起子 / 相互量子制御 / ボ-ズ凝縮

研究概要

多自由度を持つ凝縮系の集団励起が、制御された輻射場と強く結合して、どのような量子状態をとるかを明かにすために以下のような研究を行った。
[1]色素分子凝縮系の量子協同状態(宮野)
色素凝集系の物理過程を明らかにするため、2次元会合体において、ラマン散乱、共鳴レーリー散乱、発光・吸収、蛍光寿命等の測定を低温から室温まで連続的に行った。その結果、バンド端上下での準位の非局在・局在、2次元性を反映した100倍以上の振動子強度の増大に伴う超放射的発光など、この系が簡単な理論によって記述できるモデル的なフレンケル励起子であることが明らかになった。
[2]高密度素励起系(五神)
半波長共振器中の半導体単一量子井戸の非線形光学応答の測定をおこなった。量子閉じ込めシュタルク効果によって励起子の共鳴エネルギーを光共振器の共振点近傍で変化させ、位相共役信号の強度がどの様に変わるか調べた。その結果励起子と輻射場が共に共振すると位相共役信号が100倍に増強されることが解った。この研究はA02班の山西教授(広島大)と共同である。また、CuClの励起子分子系とアントラセン表面励起子系で高密度励起下での素励起の位相情報を検出する手法を開発した。
[3]凝縮系における輻射場の閉じ込め法の検討(五神)
ポリマー、半導体、ガラスの微小球の共振器特性を系統的に調べた。また、半導体とポリマーのマイクロディスクの光学特性の基礎評価を開始した。
[4]コヒーレントな電子励起と輻射場の相関の理論(花村)
相互作用するフレンケル励起子系及び量子縮退したワニア励起子系の協力的放射現象について理論的に検討した。特に輻射場と電子系の閉じ込めの次元性について詳しく調べた。励起子と輻射場が1次元的に閉じこめれている場合に結合系から特異なコヒーレント放射が得られることを示し、実験可能性について検討を進めている。

研究成果

• [文献書誌] T.Saiki: "Photon echo induced by two-exciton coherence in a GaAs quantum well" PHYSICAL REVIEW B. 49. 7817-7820 (1994)
• [文献書誌] T.Saiki: "Free induction decay and quantum beat of excitons in Znse" Journal of CRYSTAL GROWTH. 138. 805-808 (1994)
• [文献書誌] 斎木敏治: "凝縮系光物性への応用" OPTRONICS. 12. 125-129 (1994)
• [文献書誌] 花村榮一: "フォトニック・バンドギャップ" 応用物理. 63. 604-607 (1994)
• [文献書誌] 花村榮一: "励起子系の非線形光学現象" 応用物理. 63. 873-884 (1994)
• [文献書誌] E.Hanamura: "SOLITON-LIKE PROPAGATION OF CONDENSED EXCITONS" Solid State Communications. 91. 889-894 (1994)
• [文献書誌] H.Ezaki: "Excitonic n-string in linear chains:Electronic structure and optical properties" PHYSICAL REVIEW B. 50. 10506-10515 (1994)
• [文献書誌] F.Yura: "Coherent light emission from condensing polaritons" PHYSICAL REVIEW B. 50. 15457-15460 (1994)
• [文献書誌] H.Ui: "Local-Field Effects in the Second-Harmonic Generation from Lanmguir-Blodgett Monolayers" J.Chem.Phys.101. 6430-6438 (1994)
• [文献書誌] K.Miyano: "Applicability of Local-Field Approximation to Harmonic Generation in H-Aggregate Dye Monolayers" Jpn.J.Appl phys.Suppl. 34suppl. 282-284 (1995)
• [文献書誌] K.Hasegawa: "Optical Detection of Local Field in Vinylidene Flouride Copolymer" Appl.Phys.Lett.66. 775-777 (1995)
• [文献書誌] A.Nabetani: "Optical Properties of Two-Dimensional Dye Aggregate" J.Chem.Phys.102. 1-9 (1995)
• [文献書誌] 花村榮一: "非線形量子光学" 培風館, 202 (1995)