多体系における輻射場と物質場の量子制御

1995 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, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70161809)
• 研究分担者: 島田 敏宏 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (10262148) ; 宮野 健次郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90167677) ; 花村 榮一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70013472)
• キーワード: 励起子 / 励起子分子 / 励起子超放射 / 位相共役波 / スクイーズド光 / 色素会合体 / 微小球 / ウィスパーリングギャラリーモード

研究概要

凝縮系を輻射場と強く結合させた場合に生じる現象を探究することを目標として、次の項目について相互に連携させながら研究を進めた。
(1)色素分子凝縮系の量子協同状態と輻射場の相互作用の実験[宮野]
二次元有機色素凝集体中のフレンケル励起子の輻射過程を蛍光寿命および共鳴レーリー散乱の測定と数値計算により考察し、乱れによる散乱のために励起子が強く局在していることが輻射現象を支配していることを示した。
(2)高密度素励起系と輻射場の相互量子制御の理論[花村]
微小共振器中の励起子と輻射場の強い相互作用の結果生じる量子光学現象の理論的研究を進め、Frenkel励起子系では、定常状態においても光子数スクイーズド光が得られること等が示された。
(3)励起子-微小共振器結合系の非線形光学応答[五神]
平行平板型半導体微小共振器中の量子井戸励起子の系で、励起子と共振器の結合が弱い場合には励起子と輻射場モードの2重共鳴によって3次の非線形信号が2桁以上増強することが示された。また、結合が強く真空ラビ分裂が観測される状況になると、見かけの非線形性はむしろ抑制されることが示された。
(4)凝縮系における輻射場の閉じ込め法の検討[五神]
微小球光共振器、微小円盤構造に着目し、輻射場の閉じ込め効率の評価と応用について検討を進めた。ベクトル球面波を用いた計算により、自然放出の増強抑制因子と自然放出結合係数の評価をおこない、ポリマー微小球の実験と比較し、閾値特性などがよく説明できることが示された。
(5)選択エピタキシャル成長を用いた有機色素によるフォトニック結晶[島田]
超高真空下で、有機分子を単結晶基板上にエピタキシャル成長させる際、ある条件下では基板物質によって成長速度が異なる選択成長が起こることが見いだされた。

研究成果

• [文献書誌] Ryo Shimano: "Efficient Phase Conjugation Wave Generation from a GaAs Single Quantum Well in a Microcavity" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L817-L820 (1995)
• [文献書誌] Kazuhiro Ema: "Solitonlike Propagation of Exciton-Polariton Pulses Supported by Biexciton Two-Photon Dispersion" Physical Review Letters. 75. 224-227 (1995)
• [文献書誌] Toshiharu Saiki: "Role of Biexciton State in Excitonic Resonant Nonlinearity in Homoepitaxial ZnSe" Solid State Communications. 95. 679-683 (1995)
• [文献書誌] Makoto Kuwata-Gonokami: "Polymer Microdisk and Microring Lasers" OPTICS LETTERS. 20. 2093-2095 (1995)
• [文献書誌] 五神真: "輻射場と物質系の相互量子制御" 光学. 24. 526-532 (1995)
• [文献書誌] H.Ezaki: "Photon statistics in the extended Jaynes-Cummings model" Phys.Lett.A. 203. 403-406 (1995)
• [文献書誌] Nguyen Ba An: "Dimensional crossover in organic networks" Phys.Lett.A. 199. 249-256 (1995)
• [文献書誌] E.Hanamura: "Dressed Excitons in Microcavity" J.Nonlinear Optical Physics and Materials. 4. 13-25 (1995)
• [文献書誌] K.Miyano: "Excions in Two-Dimensional Organic Aggregate" Mol.Cryst.Liq.Cryst.267. 197-204 (1995)
• [文献書誌] K.Hasegawa: "Electroabsorption Study fo Ferroelectric Polymer" Jpn.J.Appl.Phys.34. 5647-5652 (1995)
• [文献書誌] K.Minoshima: "Direct Interferometric Measurements of Femtosecond Time-Resolved Dispersion Relations in J-Aggregates" Nonlinear Opt.14. 39-46 (1995)
• [文献書誌] 宮野健次郎: "色素単分子膜量子現象:二次元励起子の典型として" 光学. 24. 551-556 (1995)