二次元電子系における極限的強電場下のキャリアダイナミクスの解明と高次高調波制御

阐明二维电子系统中极强电场下的载流子动力学和高次谐波控制

基本信息

批准号：
20J14615
负责人：
佐成晏之
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14615/
关键词：
非線形光学超高速現象高次高調波発生

项目摘要

近年、レーザーの高強度化が進み、物質と光を非常に強く相互作用させ極端な非線形光学応答が観測できるようになったことで、固体からの高次高調波発生という現象が注目されている。しかし、励起光によって物質中に発生する非線形電流におけるキャリアダイナミクスと高次高調波発生の相関は未解明な点が多い。そこで本研究では、固体高次高調波発生における非線形電流の超高速ダイナミクスや発生メカニズムの解明および入射する光電場を操作し、二次元的なキャリアの運動を制御することで高次高調波発生の偏光や効率の制御性の解明を行うことを目的として研究を進めている。本年度は、固体における高次高調波の重要な発生源である非線形電流の起源について、ハライドペロブスカイト半導体CH3NH3PbCl3と層状半導体GaSeに対して実験的研究を行った。ペロブスカイト半導体を用いた高調波発生から、励起過程における超高速キャリアダイナミクスを解明し、GaSeを用いた2色直交偏光励起による高次高調波発生の研究からは、二次元的なキャリア運動と高調波の相関を解明した。2色の励起光を相対位相を制御して同時に物質に照射し、高次高調波発生を行う実験系を自身で構築し、マルチプレート法による励起光のパルス圧縮にも取り組んだ。得られた成果は、固体高次高調波発生における非線形電流の発生メカニズムの理解の深化や、高調波の偏光制御や光スイッチングなどの光技術に寄与する。

近年来，随着激光强度的增加，通过物质与光之间极强的相互作用观察到极端的非线性光学响应成为可能，并且固体产生高次谐波的现象引起了人们的关注。然而，激发光在材料中产生的非线性电流中的载流子动力学与高次谐波的产生之间的相关性仍然很大程度上未知。因此，在本研究中，我们将阐明固态高次谐波产生中非线性电流的超快动力学和产生机制，并操纵入射光电场来控制二维载流子运动以产生高次谐波。正在进行研究，旨在阐明极化和效率的可控性。今年，我们在卤化物钙钛矿半导体CH3NH3PbCl3和层状半导体GaSe上对非线性电流的起源进行了实验研究，非线性电流是固体中高次谐波的重要来源。我们阐明了利用钙钛矿半导体产生谐波的激发过程中的超快载流子动力学，并且利用GaSe进行双色正交偏振激发的高阶谐波产生的研究揭示了二维载流子运动和谐波之间的相关性。他构建了一个实验系统，通过同时将两种颜色的激发光照射到材料上并控制它们的相对相位来产生高次谐波，并使用多板方法对激发光进行脉冲压缩。所获得的结果将有助于更深入地理解固态高次谐波产生中的非线性电流产生机制，以及谐波偏振控制和光开关等光学技术。