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2013 年度 実績報告書

高速・高精度・広時間域スピンダイナミクスイメージング計測装置の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 24340070
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

渡邉 紳一  慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (10376535)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード高速スピン制御 / テラヘルツ波 / ファイバーレーザ
研究概要

本研究課題は、磁気デバイスのテラヘルツ光パルスによるピコ秒スピン制御を目指し、高速・高精度・広時間域スピンダイナミクスイメージング計測装置を開発しその実現に取り組むものである。具体的には、ピコ秒で振動するテラヘルツ瞬時磁場をポンプ源として用い、その後のスピン挙動について近赤外光あるいはテラヘルツ光をプローブに用いて時空間分解観測・評価し、ピコ秒高速スピンスイッチの実現を目指すものである。
平成25年度は、前年度に開発した磁化イメージング装置を用いて磁性体薄膜マイクロディスクの磁気光学イメージング計測を行った。磁気光学イメージング計測用の光源としては、パルス幅90 fs、繰り返し周波数80 MHzのTi:Sapphireレーザーの第二高調波(波長400 nm)を用いた。パルスレーザー光源を試料に照射したときの、磁化の存在に起因するわずかな磁気カー回転を計測できるようにした結果、試料内部の磁気渦構造を明瞭に観察することに成功した。さらに静磁場を印加した時に渦中心が移動する様子も明瞭に確認することができた。以上の結果は、今後の動的な磁気渦イメージングに向けて重要な基盤技術となるものである。
また、平成25年度はカナダのAdvanced Laser Light Source(ALLS)との共同研究により高ピーク強度を持つテラヘルツ電磁波パルスをパーマロイ磁気マイクロディスクに照射する実験も行った。

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

当初の申請書に記載した研究計画において、平成25年度以降は、平成24年度に開発した装置を使って実際に磁気材料の計測を開始させることを記述した。実際、研究計画に記載した通り、パーマロイ磁気マイクロディスク内の磁気渦スピンダイナミクスの研究に大きく進展がみられており、その意味で概ね順調に進展していると考えてよい。

今後の研究の推進方策

最終年度である平成26年度は、この二年間で積み上げてきた計測技術を総合し、当初の目標であった「ピコ秒で振動するテラヘルツ瞬時磁場をポンプ源として用い、その後のスピン挙動について時空間分解観測・評価する」技術を完成させる。
平成25年度の結果の知見として、高ピーク強度テラヘルツ電磁波印加によってサンプルの磁気渦構造に何らかの変化があらわれることが分かった。今後は、カナダのAdvanced Laser Light Source(ALLS)において行った実験結果の解析を進めるとともに、ディスク直径など条件の異なるパーマロイ磁気マイクロディスクを新たに作製し、テラヘルツパルス照射実験の追試を行う。解析と追試を通して「テラヘルツ光磁場によるスピン反転」が実際に実現しているのかの解釈を進め、成果の発表を行う。

次年度の研究費の使用計画

研究室既存のフェムト秒レーザー再生増幅器の修理費用として見込んだ予算につき、代替のレーザーを借りることでその支出が不要となったため。
代替レーザーの借用により、当初予定していたレーザーの修理費用が不要となり且つレーザー出力強度が安定したため、実験環境としては大変使いやすいものになった。しかしながら、レーザーパワーは半分程度に小さくなってしまった。平成26年度は次年度使用額を使用し、小さいレーザーパワーを効率よく利用するための光学部品を購入し、当該課題の達成を目指す。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Robustness of electric field vector sensing of electromagnetic waves by analyzing crystal angle dependence of the electro-optic effect.2013

    • 著者名/発表者名
      N. Yasumatsu, and S. Watanabe
    • 雑誌名

      J. Opt. Soc. Am. B

      巻: 30 ページ: 2940-2951

    • DOI

      10.1364/JOSAB.30.002940

    • 査読あり
  • [学会発表] 電気光学検出における楕円偏光テラヘルツ波の位相整合の検証2014

    • 著者名/発表者名
      小口研一,安松直弥,渡邉紳一
    • 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
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 位相整合条件を考慮した回転電気光学結晶法の理論と検証実験2014

    • 著者名/発表者名
      小口研一,安松直弥,渡邉紳一
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] 回転EO結晶法によるテラヘルツ電場ベクトル計測のロバスト性の検証2013

    • 著者名/発表者名
      安松直弥,渡邉紳一
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] パルスレーザーを用いたパーマロイ薄膜ディスクの磁気渦イメージング計測2013

    • 著者名/発表者名
      曽澤将昇,立崎武弘,後藤穣,渡邉紳一,能崎幸雄
    • 学会等名
      第37回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] An oscillator based real-time terahertz time-domain polarization measurement system with a spinning electro-optic crystal2013

    • 著者名/発表者名
      K. Oguchi, N. Yasumatsu, M. Takeda, T. Tachizaki, and S. Watanabe
    • 学会等名
      International Workshop on Terahertz Science and Technology 2013
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20130401-20130405

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公開日: 2015-05-28  

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