フェムト秒ポラリトンのソリトン的伝搬

飞秒极化子的类孤子传播

基本信息

批准号：
06650046
负责人：
江馬一弘
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は,個体中で光がポラリトンとして伝搬し,かつ非線形定数も波長に依存するような場合のパルス伝搬を記述する方法を確立させ,実際の非線形物質についてフェムト秒領域のポラリトン伝搬特性を理論・実験の両面で調べることにあった。以下,本年度の研究実績をまとめる。(1)非線形感受率として3次の非線形性のみを考慮した周波数領域のパルス伝搬方程式を立て,伝搬を数値計算した。本研究ではフーリエ成分の伝搬方程式を基礎にして周波数領域で伝搬を考えた。物質パラメーターの良く知られたCuClを例にとり,ポラリトン分散を線形分散として与え,励起子共鳴および励起子分子2光子共鳴による3次の非線形感受率を考慮してフェムト秒領域のポラリトン伝搬を数値計算で調べた。その結果,ポラリトン分散を打ち消すような2光子非線形分散が得られることがわかった。これによって,数10ミクロンの距離ならばフェムト秒ポラリトンは波形を崩さずに伝搬することが予想された。(2)試料としてCuClを用いて伝搬特性を実験で検証した。モードロックチタンサファイアレーザーより得られる200fsのパルスを10μmの厚さのCuClに入射し,パルスの透過波形を電場相互相関法で測定した。強度が弱い時は,透過波形はポラリトン分散のため2ピコ秒くらいに広がってしまう。強度を上げていくと,励起子分子の2光子共鳴による非線形分散がポラリトン分散を打ち消すようになり,透過パルスのパルス幅は狭くなりかつ群速度も速くなる。この結果は(1)の数値計算の結果と良く一致しており,本研究で発見されたポラリトンのソリトン的伝搬をデモンストレーションすることができた。

本研究的目的是建立一种描述光在固体中作为极化子传播且非线性常数也取决于波长时的脉冲传播的方法，并开发一种描述实际非线性材料在飞秒区域极化子传播特性的方法。目的是从理论上和实验上进行研究。以下是今年研究成果的总结。 (1)建立了仅考虑三阶非线性作为非线性磁化率的频域脉冲传播方程，并数值计算了传播。在本研究中，我们基于傅里叶分量传播方程考虑了频域中的传播。使用具有众所周知的材料参数的 CuCl，我们通过将极化子色散作为线性色散并考虑激子共振和激子分子双光子共振引起的三阶非线性磁化率，对飞秒区域的极化子传播进行数值计算。向上。结果发现，可以获得消除极化子色散的双光子非线性色散。由此预测，飞秒极化激元将在数十微米的距离内传播而不破坏其波形。 (2)以CuCl为样品对传播特性进行了实验验证。将锁模钛蓝宝石激光器获得的200 fs脉冲入射到10 μm厚的CuCl上，通过电场互相关法测量脉冲的透射波形。当强度较弱时，由于极化子色散，传输波形扩展至约2皮秒。随着强度的增加，激子分子的双光子共振产生的非线性色散抵消了极化子色散，发射脉冲的脉冲宽度变得更窄，群速度变得更快。该结果与（1）中的数值计算结果非常吻合，我们能够证明本研究中发现的极化子的类孤子传播。