パラメトリック発振により放射された光子対で2光子励起された励起子の分光研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15540318
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 藤井 淳浩 熊本大学, 衝撃・極限環境研究センター, 教授 (30034375)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光永 正治 熊本大学, 理学部, 教授 (90332882)
• Keywords: パラメトリック下方変換 / エンタングル状態 / 2光子励起 / 励起子 / ハロゲン化タリウム / 発光スペクトル / 発光機構 / 発光の時間減衰

Research Abstract

レーザ光を非線型結晶に入射するとパラメトリック下方変換により2つの光子が放出され、この2つの光子は強い量子相関を持っている。この双子の光子で結晶を励起するとその励起状態は通常の2光子励起とはかなり異なったものになると予想される。
我々は強い励起子発光を伴う結晶TlX(Cl,Br,I)を用いて実験を行ってゆく。まず予備実験として、沃素を微量に添加したTlBr(I)結晶の直接励起子領域および間接励起子領域を波長可変ナノ秒Ti:Sレーザ(パルス巾10ns)で1光子および2光子励起し、その発光スペクトル、発光帯の時間減衰特性を詳細に調べた。次に、フェムト秒Ti:Sレーザ(800nm,繰り返し80MHz)で1光子および2光子励起しTlBr(I)結晶の発光スペクトルを測定した。その結果、ナノ秒励起下でのものとほぼ同じスペクトルが得られたが、いくつかの発光帯の相対強度はナノ秒励起下でのものとは異なっていることが分かった。
並行して、フェムト秒Ti:Sレーザ(800nm,繰り返し50MHz)光を色素レーザのシード光としてアンプ(繰り返し1KHz)を作り、シード光の約10倍のレーザ光を得た。これにより、ナノ秒Ti:Sレーザでは正確に測定できなかった早い減衰時間を持つ発光帯を詳細に調べることが可能となった。そこで、結晶からの高速の発光を検出するためにMCP付き光電子増倍管+TAC+MCAで構成した計測装置を立ち上げている。この装置を用いてサブナノ秒領域での実験を進め、通常の2光子励起下での発光スペクトルやその時間減衰特性の解析を行うことによりTlBr(I)結晶中の励起子の性質を知ることができる。
また現在、フェムト秒Ti:Sレーザ(800nm,繰り返し80MHz)の2倍波でBBO結晶を励起し、パラメトリック発振させる準備を行っているが、まだもつれた2光子を発生させるに到っていない。今後、このレーザ製作の経験をもとに色素アンプレーザで強いパラメトリック発振光を得て、サブナノ秒領域での実験を進める。

Research Products

• [Publications] A.Fujii, K.Takiyama, T Haraguchi, K.Miyazaki, M.Tabuki: "Time-resolved photo-luminescence due to STE in TlBr doped with I^- ions"J.Luminescence. 印刷中. (2004)
• [Publications] M.Yamashita, M.Koashi, T.Mukai, M.Mitsunaga, N.Imoto: "Optimization of evaporative cooling towards a large number of Bose-Einstein condensed atoms"Phys.Rev.. A67. 023601-1-023601-6 (2003)
• [Publications] 光永正治: "量子干渉効果による光情報記録"光学. 32. 229-235 (2003)
• [Publications] H.Asahi, K.Motomura, K.Harada, M.Mitsunaga: "Dark-state imaging for two-dimensional mapping of a magnetic field"Opt.Lett.. 28. 1153 (2003)