| 研究課題/領域番号 |
18K03496
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
田中 智 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80236588)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | パラメトトリック増幅 / 動的カシミール効果 / フロケー理論 / 非エルミート量子力学 / 複素固有値問題 |
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| 研究実績の概要 |
高強度入射レーザー場と電子との非線形相互作用による高次高調波発生に対して、レーザー場による電子の励起から高調波発生までを一連の量子散逸過程として捉え、電子の散逸過程と放射光の 複合的な運動をコンシステントに扱う高次高調波発生の理論を構築している。不可逆過程を力学的に基礎づける拡張ヒルベルト空間における複素固有値問題に更にフロケーの方法を適用し、高調 波発生過程の解析を行っている。2018年度においては、時間的にエネルギーが変調される２準位系からの自発放射過程を、フロケーハミルトニアンの複素固有値問題を解くことによりスペクトル解析を行った。この自発放射過程が、近年実験的に得られている半導体における高次サイドバンド放射の特徴を捉えていることを明らかにした。
この解析では、励起パルスとしてはデルタ関数型の短パルス照射を想定していたため、入射光と放射された高次高調波光との相関について論じることはできなかったため、励起パルスの時間幅を考慮した理論定式化を行い、励起パルス幅に依存した高次高調波発生の理論解析を行った。そこでは、電子系のエネルギー駆動範囲に入射光パルスの中心エネルギーが入ったときには、高調波スペクトルは入射光エネルギーに依存しないルミネッセンス的な特徴を示し、入射光エネルギーが駆動エネルギー幅から外れたときに、入射光と発光のエネルギー相関が現れるラマン的な振る舞いに転じることを明らかにした。ラマン的な成分とルミネッセンス的な成分は、複素固有値を持つ共鳴状態成分の寄与によっていることを明らかにした。
さらに、電子系と輻射場が強い相互作用をする系に対して、回転は近似を超え仮想遷移の効果を考慮しフロケーリウビリアンの複素固有モードを求める理論を構築している。
研究成果は、国際会議、日本物理学会、での講演発表、また、Symmetry誌での論文発表により公表している。
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| 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
１年目の研究の主たる目的は、レーザーによって駆動される電子輻射場強結合系の基礎理論を構築することであった。そのためには、状態の発展を記述するフロケーハミルトニアンダイナミクスの解析からさらに発展させ、回転波近似を超え、仮想遷移の効果を考慮した、フロケーリウビリアンの複素固有値問題を解き、時間に依存する系での固有モードを求めなければならない。研究計画では、調和振動子の平衡点が移動する時間駆動系と振動数がパラメトリック変調する系の２つの場合に対して複素固有モードを求めることを目的とした。第１の系に対しては、固有モードを求めることに成功し、目的を達成したが、第２の系に対しては、注目振動子系に対する固有モードを求める手法を開発したが、散逸輻射場系との相互作用の効果を取り入れるに至っていない。これまでの成果に関しては学会発表を行い成果の公表を行なっているが、論文発表を行うに至っていないため、今後現時点での成果を論文発表する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までで、基礎となる理論定式化は完成しつつある。今後の中心課題は、この理論を用いて研究の最大の目的である時空コヒーレンスの転換のダイナミクスを明らかにし、また、高次高調波発生の実験結果の解析を行なっていくことである。また、現在までの解析においては、１次元系に対する解析にとどまっているが、回転自由度を考慮し、入射レーザー場の偏光（スピン）自由度が、電子系との強い相互作用を通して放射光の軌道角運動量（光渦）に転換するダイナミクスを明らかにする研究へと発展させていく予定である。また、実験研究者との共同を強めて実験結果の解析に適用する予定である。具体的には、強い円偏光レーザー照射によって駆動される電子運動から放射されるガンマ線領域の光渦放射に関する量子論を構築していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
外国人研究者（バトラー大学：米国）を招聘し、謝金を支出する予定であったが、当該研究者の事情により謝金を支出する必要がなくなった。次年度に繰り越した分は、８月に行われる国際会議参加のための費用に充当する予定である。
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