New development of nonlinear photoelectronics based on terahertz strong field physics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H06124
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Optical engineering, Photon science
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Tanala Koichiro 京都大学, 理学研究科, 教授 (90212034)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳 和宏 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (30415757) ; 片山 郁文 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80432532)
• Project Period (FY): 2017-05-31 – 2022-03-31
• Keywords: テラヘルツ光科学 / 非線形光学 / 高強度場物理学 / 高次高調波発生 / 単層半導体

Outline of Final Research Achievements

We have studied extreme nonlinear optical effects from THz to infrared frequency region　in single-layered semiconductors, graphene, and carbon nanotubes that have low-dimensional electronic structures. These materials are future candidates for nonlinear photoelectronics. In this study, we focused on the high-order harmonics generation and elucidated the physical mechanism that is applicable to various materials.

Free Research Field

テラヘルツ光科学、光物性、極端非線形光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

単一原子層薄膜における高次高調波発生で世界をリードする研究成果をあげた。特に、物質を変えたときにどのように高次高調波スペクトルが変化するのかを明らかにすることで、固体における高次高調波発生のメカニズムを物性的観点で明らかにした成果は学術的に重要である。また、デバイス構造を用いてキャリア注入を行なったときに１桁以上の発生効率の変化を見出した結果は、赤外からテラヘルツ領域の非線形光学効果をエレクトロニクス技術で制御した初めての例であり、今後の非線形光学デバイスへの指針を与える重要な結果である。