誘導ブリュアン散乱によるコヒーレントマグノンの光学的励起

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640446
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 高木 芳弘 姫路工業大学, 理学部・物質科学科, 教授 (80106161)
• 研究分担者: 足立 智 姫路工業大学, 理学部・物質科学科, 助手 (10221722)
• キーワード: マグノン / コヒーレントフォノン / 誘導ブリュアン散乱 / パルスレーザー / 光誘起磁化

研究概要

超短パルス光照射による磁性体中のコヒーレントマグノン生成のための観測手法を確立した。
研究結果の1:マグノン発生の起源であるコヒーレントフォノン(誘導ブリュアン散乱)の観測装置の製作と基本性能の評価。観測したいマグノンは磁気弾性効果や磁歪などを通して音響フォノンモードの一部として現れ、その振動数帯域は1MHz〜10GHzである。一方、発生するコヒーレントフォノンの強度は2本の励起光の入射角をほぼ平行にすることで高められる。このとき振動数はMHz帯域に下がるため、時間分解測定は必然的に計測器の応答範囲内で満足できる(第1法)。この場合、観測システムは光学遅延装置を要する高振動数帯域の場合(第2法)と異なる。第1法の観測システムを組み、種々の液体試料でコヒーレンド音響フォノンを検出した。実験結果から、励起光で発生する音響フォノンによる検出光の回折効率には、光吸収により形成される静的な熱回折格子が一種のヘテロダイン検波の役割を果たす寄与が大きいことを見出した。本装置の検出感度(最小回折効率)は10^<-4>で、マグノンの検出には更に3桁の改善を要する。一方、第2法は光路長の長い光学遅延装置を要するが、これを作成し、高繰返しパルスレーザーを用いることで感度が2桁改善された。
研究結果の2:マグノンをはじめ光パルス照射による磁化応答の磁気的検出法に関連した測定。
磁気検出法の試みでは、磁性半導体CdCr_2S4、CdCr_2S_4、HgCr_2SeSe_4の3種の試料で光パルス照射による高速応答する誘起磁化を検出した。特にキュリー点直上での常磁性〜強磁性の光誘起転移効果を後者の2つの物質で初めて見出した。用いた検出コイルの時間応答は高々1ナノ秒であり、マグノンの検出にはギガヘルツ帯以下で適用可能である。本研究期間中主に観測装置の感度向上に専念した結果、コヒーレントフォノンを介した磁性の動的過程の観測法の有用性が確認されたので、マグノン信号の検出に向けて研究を継続する。

研究成果

• [文献書誌] Y.Takagi,and S.Adachi: "Subpicosecond optical sampling spectrometer using asynchronous tunable mode-locked lasers" Rev.Sci.Instrum.70-5(in print). (1999)
• [文献書誌] S.Adachi and Y.Takagi: "Excition spin concept or separate-particle spin concept in spin dynamical processes of excitons?" Phys.Low-Dim.Struct.1/2. 133-142 (1998)
• [文献書誌] Y.takagi,and S.Adachi: "Picosecond solvation dynamics in HDITCI molecules by dual-wavelength optical sampling pump-probe technique" Journal of Luminescence. 72-74. 546-547 (1997)
• [文献書誌] S.Adachi,T.Miyashita,S.Takeyama,Y.Takagi,and A.Tackeuchi: "Exciton spin dynamics in GaAs quantum wells dynamics in GaAs quantum wells" Journal of Luminescence. 72-74. 307-308 (1997)
• [文献書誌] 高木芳弘: "計算機分光学の原点" 時潮社, 189 (1999)