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2013 年度 実績報告書

光と物質の超強結合:非古典光のレーザー発振

研究課題

研究課題/領域番号 12J00632
研究機関大阪大学

研究代表者

馬場 基彰  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

キーワード光と物質の相互作用 / 超強結合 / 散逸 / レーザー発振 / ポラリトン / 有機分子 / スクイーズド光
研究概要

本年度は, 昨年度に構築した超強結合系における散逸の取り扱いに関して, 理論をより一般化することから始めた. 研究計画を円滑に進める上で, 必須となる研究であったからである. 結果として一般化に成功し, 散逸の問題に関してはほぼ完全な理解にまで達したと言える. 去年度の理論とより一般化した理論は, それぞれ学術雑誌にて発表済みである.
その後, 研究実施計画の通り, 金属膜共振器中のGaAs量子井戸を念頭においた超強結合系のレーザー発振の解析に取り組んだ. レーザー発振の条件やレーザー光の特性の解析まで一通り完了しており, 近々論文として学術雑誌に投稿する予定である. ただし, 超伝導回路を想定したレーザー発振については, いまのところ手つかずのままとなっている.
超強結合系を実現しうる新たな実験系に関しては, 今年度に参加した国際会議にてフランスの実験グループと議論を交わし, 有機分子による系が特に可視光から紫外にかけてのレーザー発振に有望であることが判明した. レーザー光の特性を検証するにしても, 可視光領域であるほうが, 既存の装置を用いることができるので有利と言える.
また, 研究計画からはやや逸れるが, 半導体微小共振器におけるポラリトンによるスクイーズド光発生に関してフランスの実験グループと共同研究を行い, 学術雑誌にて発表した. スクイーズド光のような非古典光をレーザー発振させるには如何にすればいいかという本研究とも深い繋がりのある研究である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

超伝導回路を想定したレーザー発振の解析まではできていないものの, 研究実施計画の通り, 金属膜共振器中のGaAs量子井戸を想定したレーザー発振の解析までは完了した. 新たな物質系の探索に関しても, 有機分子を用いた超強結合系の可能性が見えてきたことから, 探索自体は完了したと言える.

今後の研究の推進方策

現状において超強結合下におけるレーザー発振の解析の結果, その出力光の量子力学的な性質は, 通常のレーザー発振とそう変わらないという結果が得られている, 得られた結果が本当に実際の系を反映しているのかを, 来年度は詳細に検証する. もし, 通常のレーザー発振と変わらないという結論になれば, いかにすれば量子力学的な特性をもった光をレーザー発振できるのかについて, 改めて解析を行っていく.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Reply to "Comment on 'System-environment coupling derived by Maxwell's boundary conditions from the weak to the ultrastrong light-matter-coupling regime'"2014

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol.89 ページ: 017802-1-017802-2

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.017802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polariton-generated intensity squeezing in semiconductor micropillars2014

    • 著者名/発表者名
      T. Boulier, M. Bamba, A. Amo, C. Adrados, A. Lemaitre, E. Galopin, I. Sagnes, J. Bloch, C. Ciuti, E. Giacobino, and A. Bramati
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: Vol.5 ページ: 3260-1-3260-7

    • DOI

      10.1038/ncomms4260

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recipe for the Hamiltonian of system-environment coupling applicable to the ultrastrong-light-matter-interaction regime2014

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol.89 ページ: 023817-1-023817-18

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.023817

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective polariton-polariton interactions of cavity-embedded two-dimensional electron gases2013

    • 著者名/発表者名
      L. Nguyen-the, S. De Liberato, M. Bamba, and C. Ciuti
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: Vol.87 ページ: 235322-1-235322-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.235322

    • 査読あり
  • [雑誌論文] System-environment coupling derived by Maxwell's boundary conditions from the weak to the ultrastrong light-matter-coupling regime2013

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: Vol.88 ページ: 03814-1-013814-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.88.013814

    • 査読あり
  • [学会発表] 光と物質の超強結合下におけるレーザー発振2014

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰, 小川哲生
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 (神奈川)
    • 年月日
      2014-03-29
  • [学会発表] ZnO薄膜における励起子・励起子散乱発光ダイナミクスの膜厚依存性2014

    • 著者名/発表者名
      若生周治, 市田秀樹, 馬場基彰, 川瀬稔貴, 川上将輝, 溝口幸司, 金大貴, 中山正昭, 兼松泰男
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 (神奈川)
    • 年月日
      2014-03-27
  • [学会発表] 四光波混合信号における励起子ポラリトンのスペクトル変動の解析2013

    • 著者名/発表者名
      馬場基彰, 田原弘量, 小川佳宏, 南不二雄
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学 (徳島)
    • 年月日
      2013-09-27
  • [学会発表] Intensity squeezing in semiconductor micropillars2013

    • 著者名/発表者名
      T. Boulier, M. Bamba, A. Amo, C. Adrados, A. Lemaitre, E. Galopin I. Sagnes, J. Bloch, C. Ciuti, E. Giacobino. and A. Bramati
    • 学会等名
      OECS 13 (The 13th International Conference on Optics of Excitons in Confined Systems)
    • 発表場所
      Rome (イタリア)
    • 年月日
      2013-09-12
  • [学会発表] Ultrastrong light-matter coupling destroys the photon-number conservation at cavity-environment coupling2013

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 学会等名
      OECS 13 (The 13th International Conference on Optics of Excitons in Confined Systems)
    • 発表場所
      Rome (イタリア)
    • 年月日
      2013-09-12
  • [学会発表] Peculiar thickness-dependent behavior of the ultrafast P-emission dynamics for ZnO thin films2013

    • 著者名/発表者名
      S. Wakaiki, H. Ichida, M. Bamba, T. Kawase, M. Kawakami, K. Mizoguchi, D. Kim, M. Nakayama, and Y. Kanematsu
    • 学会等名
      DPC'13 (18th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids)
    • 発表場所
      Fuzhou (中国)
    • 年月日
      2013-08-06
  • [学会発表] Polariton-Generated Intensity Squeezing in Semiconductor Micropillars2013

    • 著者名/発表者名
      T. Bouiler, M. Bamba, A. Amo, C. Adrados, A. Lemaitre, E. Galopin, I. Sagnes, J. Bloch, C. Ciuti, E. Giacobino & A. Bramati
    • 学会等名
      PLMCN 14 (The 14th Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures)
    • 発表場所
      Hersonissos, Crete (ギリシャ)
    • 年月日
      2013-05-28
  • [学会発表] Ultrastrong Light-Matter Coupling Enforces Reconsideration of System-Reservoir Coupling2013

    • 著者名/発表者名
      M. Bamba and T. Ogawa
    • 学会等名
      PLMCN 14 (The 14th Conference on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures)
    • 発表場所
      Hersonissos, Crete (ギリシャ)
    • 年月日
      2013-05-28

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公開日: 2015-07-15  

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