研究課題
本研究においては、2台の周波数可変の外部共振器型半導体レーザーを用いて、狭帯域CWテラヘルツ光を発生し、そのテラヘルツ波分光システムを希釈冷凍機中に構築することにより、極低温強磁場下状態において動作する、高精度精密テラヘルツ分光システムを開発する。励起レーザー光源の安定化のため、外部共振器を用いてPound-Drever-Hall法を導入し、アクティブにフィードバックをかけることで、光源周波数の安定化に成功した。その結果、絶対周波数確度サブGHz、相対周波数確度10MHzの精度で、低圧力下における水蒸気やメタノール等のガスを対象にしたテラヘルツ分光を行った。希釈冷凍機に設置するための試料ロッドを作成し、試料ロッドにテラヘルツ光源である光伝導アンテナや光ファイバーを直接設置する系を開発した。低温状態4Kにおいて、磁場強度によって、光伝導アンテナ中に誘起される光電流が、磁場強度を0から８テスラに変化させるにつれて次第に減少することが分かった。発生したテラヘルツ波を半導体GaAsの2次元ホール素子に照射し、その縦抵抗変化の観測を試みた。印加磁場１テスラ付近でシュブニコフ・ド・ハース振動を観測し、これのテラヘルツ照射による変化を、テラヘルツ照射のあり・なしの状態でその大きさや振動周期がずれることを確認した。今後さらなる改良に向けて、ホール素子の形状の改善や、光伝導アンテナのアンテナ形状の変更など、さらなる改良が望まれる。 周波数可変の半導体レーザーを用いて、希釈冷凍機中に光伝導アンテナ素子を設置し、光ファイバーでレーザー光を導入することにより、極低温(4K)強磁場下(8テスラ)で、窓材等のない状態で狭帯域の精密テラヘルツ分光が可能であることを示した。本研究の成果の一部は、2015年8月に開催された国際会議にて発表を行った。
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すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 20件、 招待講演 4件) 備考 (1件)
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