| 研究概要 |
今年度は次の2件の研究について実績を報告する。
1.周期的パルス列による動的Wannier-Stark ladderの構造と光吸収スペクトル特異性
静電場下の半導体超格子(Wannier-Stark ladder, WSL)の積層方向に、更に周期的パルス列(PPT)を有するレーザーを印加した動的WSL(PPT-DWSL)の擬エネルギー構造とその光吸収スペクトルを調べた。短パルス幅、短パルス間隔および大きな出力強度を有するこのようなパルス列は、既成パルスの直接的なFourier合成や水素分子の振動・回転Ramanサイドバンドを利用した合成より生成できるになり、新しい光源としてのその利用が模索されている。パルス波形がある特別な場合(矩形パルスおよび鋸型パルス)、PPT-DWSLでは(静的および)動的なZener効果が消失するような新奇な量子制御が実現できることが分かった。また、他のパルス波形では、光吸収スペクトルに対応する状態密度(DOS)に特異な変化が現れた。通常、擬2次元電子系のDOSはエネルギーの関数として単純に階段状に増大するが、PPT-DWSLでは減少したり複雑な変化を示すことが分かった。数学的な解析により、このような特異性は電子・正孔対が分極を形成する途中で、動的Zener効果によるサブバンド間結合の際に「正味」有限個の光子を吸収・放出する過渡的な過程に起因することが分かった。
2.交差する振動磁場における原子の動的2次Zeeman分裂
Zener効果が無視できる場合、上記のDWSLのHamiltonianは、静磁場とそれに垂直に交差する振動磁場下にある原子のHamiltonianと動的な1次Zeeman効果の範囲で同等になる。つまり、DWSLと同様な量子制御が当該の原子系でも可能になることが示唆される。しかし、レーザーや振動磁場の強さが大きくなると、DWSLと原子においてそれぞれ動的Zener効果および動的2次Zeeman効果が優勢になる。これらの相互作用によるレベル間結合の仕方は異なるため、両方の物理系の同等性も破綻すると考えられる。動的2次Zeeman効果を取り込んだモデルで、原子の擬エネルギー構造を数値計算し、その効果を解析しDWSLの場合と比較した。現在、数値計算のチェックおよびより詳細な比較を目的として、光吸収スペクトルの計算を行っている。これらの結果の一部は日本物理学会講演にて報告した。
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