| 研究概要 |
非線形光学結晶ZeTeを用いたテラヘルツパルス光源を製作した。テラヘルツ生成光には現有のフェムト秒レーザー再生増幅システムの出力(800mm,150fs,1mJ)を利用し,800mmの波長に対して位相整合が実現可能な(110)面のZeTe結晶にレーザー光を照射し,光整流作用によって帯域0.1～2.5THzのモノサイクルテラヘルツパルス電磁波を発生させることができた。透過型配置の測定では過渡吸収スペクトルを取得できる。吸収が非常に強く,テラヘルツ波が透過してこないような試料に対しては,反射型配置による過渡反射スペクトルを取得することができる。
放物面ミラーを使ったテラヘルツ光学系を組み,非線形光学結晶ZeTeの光整流作用を利用したEOサンプリング法を用いて,試料透過後のテラヘルツ電磁波の超高速時間波形をサンプリングするテラヘルツ電場波形測定器を製作した。得られた時間波形のフーリエ解析から,試料のテラヘルツ磁気共鳴過渡吸収スペクトルが得られる。空気中の水分子による吸収を取り除くため,装置全体を乾燥空気生成装置によるパージを行った。同期させた光チョッパーでテラヘルツ生成光をショット毎にオンオフし,ロックインアンプを用いた高感度検出を行った。サンプリング光の入出力をサンプルアンドホールドして除算規格化する回路を製作し,検出感度の向上をはかった。また,光遅延制御と高速フーリエ変換処理を行う自動制御処理システムを製作した。
光パルス励起テラヘルツ検出分光法を用いて,光励起した状態のシリコンのキャリアダイナミクスを調べた。誘電関数と伝導度の光励起による変化が,弱励起と強励起および温度によって異なることが確認できた。また,励起子の1S-2P遷移の振る舞いから励起子の減衰を直接観測することができた。
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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
テラヘルツ時間領域分光システムを製作し,予備実験として,光照射下のシリコンにおける光パルス励起テラヘルツ検出の測定を行うことができた。予算の全額執行許可が秋にずれ込んだため,低振動極低温冷凍機の納入が年度末になり,光照射下のダイナミクスを解明する温度可変テラヘルツ分光装置の実質的な使用は24年度からとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
23年度は,ZeTe結晶を用いてテラヘルツ電磁波を発生させたが,24年度は,最近注目されているLNbO_3結晶におけるチェレンコフ型の光整流法を用いた高強度のテラヘルツパルス光源を製作し,テラヘルツ波による非線形現象の観測も目指していきたい。
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