| 研究課題/領域番号 |
10640310
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
相原 正樹 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (70091163)
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| 研究分担者 |
稲垣 剛 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (10253139)
高橋 聡 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (80212009)
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| キーワード | 励起子 / ボーズ凝縮 / 非線形光学 / コヒーレンス / シュレディンガー方程式 |
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| 研究概要 |
ボーズ凝縮した高密度励起子系の超流動現象を検証するために、空間的に離れた光ビームによる非線形光学現象を理論的に解析した。まず、光と結合した励起子凝縮相を記述する非線形シュレディンガー方程式を励起光の波数でモード展開し、モード結合方程式を導出した。それを数値的に解くことにより、コヒーレントに伝播した励起子凝縮相における非線形相互作用により、空間的に離れた2本の励起光ビームの中間位置から2k_2-k_1の方向に(2本の光ビームの波数をそれぞれk_1、k_2とする)信号光が発生することを明らかにした。この信号は励起子が単にバリスティック伝播して衝突した過程によるのではなく、高密度励起子系の多体効果により発生した自発分極の非線形伝播効果によるものである。つまり、密度が小さい時のバリスティック伝播は、励起子密度の増加と伴に位相緩和の為減衰するが、高密度効果による自発的コヒーレンスを持った伝播は、逆に励起子密度増加により安定化する。また、本解析では、モード結合方程式を解く際に、4光波混合のみならず2k_2-k_1方向に伝播する高次の分極モードを収束するまで全て取り入れている。従来、高密度励起子系のボーズ凝縮の検証は多くの困難を含んでいるが、本研究はそれを離れた光ビームにより直接に観測出来ることを示した点で意義の深いものであり、大阪市立大学の唐沢教授によるBilにおける実験の理論的根拠を与えるものである。なお、この研究は、1999年ルミネッセンス国際会議において稲垣により発表され、若手研究者賞を受賞した。
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