多重共鳴コヒーレント励起法による励起子系の巨視的コヒーレンスの発現と制御

多重共振相干激发法表达和控制激子系统宏观相干性

• 批准号: 05J11742
• 负责人: 吉岡 孝高
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11742/
• 关键词: 励起子; 中赤外分光; ボーズ・アインシュタイン凝縮; 励起子ライマン分光; 亜酸化銅; コヒーレント制御; Auger再結合

1.亜酸化銅天然結晶における黄色系列1sパラ励起子について、昨年度開拓した、励起子内部遷移を用いる定常状態励起子の高敏感な検出法(CW励起子ライマン分光法)により有効質量を決定した。パラ励起子は励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)の実現が有力な系であるが、微小な発光効率のため通常の発光測定による有効質量の測定は不可能である。CW励起子ライマン分光法により、格子と熱平衡状態にある低密度極限のパラ励起子を検出し、スペクトル形状解析を行うことで有効質量を抽出することに成功した。2.上記1sパラ励起子について、CW励起子ライマン分光法を発展させて寿命の測定を行った。プローブ光としてCWのCO_2レーザー光を音響光学素子を用いて短パルス化し、従来難しかったナノ秒からマイクロ秒の時間領域が測定可能で高いSN比を持つ分光法を確立した。これにより、マイクロ秒オーダーのきわめて長いパラ励起子の寿命の観測を実現した。3.1sパラ励起子を歪ポテンシャルにより捕捉し、これを上記の分光法で高感度に観測することに成功した。高密度な励起子ガスを生成するため、不均一歪印加による結晶内部の調和型トラップポテンシャルにパラ励起子を捕捉した。これを液体ヘリウム温度において励起子ライマン分光により高感度に検出し、励起子BECが実現可能であることを実証した。4.1s励起子を低温・高密度に生成するため、励起フェムト秒パルス光の光位相情報抽出のための電場波形復元プログラムを作成した。1光子遷移禁制な1s励起子を低温・高密度に励起するためには、光位相を精緻に制御した超短パルス光による2光子励起が必要である。そのための足がかりとして、パルスの光位相を抽出するためFrequency Resolved Optical Gating (FROG)と呼ばれる電場復元手法を踏襲し、復元プログラムの作成を行った。

1. 使用去年开发的利用内部激子跃迁的稳态激子高灵敏度检测方法（CW激子莱曼光谱）测定了氧化亚铜天然晶体中黄色系列1s准激子的有效质量。尽管对激子是实现激子玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的一种很有前景的系统，但由于其发光效率较低，无法通过普通的发光测量来测量有效质量。利用连续波激子莱曼光谱，我们检测到了与晶格处于热平衡的低密度极限的对激子，并通过分析其光谱形状成功提取了其有效质量。 2.我们开发了连续波激子莱曼光谱来测量上述1s对激子的寿命。我们利用声光器件产生了短脉冲的连续波CO_2激光作为探测光，建立了一种光谱方法，可以测量纳秒到微秒的时间范围，这在以前是很困难的，并且具有高信噪比比率。这使得观察微秒量级的极长顺激子寿命成为可能。我们成功地利用应变势捕获了 3.1s 准激子，并利用上述光谱方法对它们进行了高灵敏度观察。为了产生高密度激子气体，通过施加不均匀应变，对激子被捕获在晶体内部的谐波陷阱电势中。我们在液氦温度下使用激子莱曼光谱法以高灵敏度检测到了这一点，并证明了激子 BEC 是可能的。为了在低温和高密度下产生4.1s激子，我们创建了电场波形恢复程序来提取激发的飞秒脉冲光的光学相位信息。为了在低温和高密度下激发被禁止单光子跃迁的1s激子，需要使用具有精确控制光相位的超短脉冲光进行双光子激发。作为此目的的立足点，我们创建了一个恢复程序，使用称为频率分辨光门控（FROG）的电场恢复方法来提取脉冲的光学相位。

项目成果

Dark excitons in Cu_2O crystals for two-photon coherence storage in semiconductors

Cu_2O晶体中的暗激子用于半导体中的双光子相干存储

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physical Review B 73
• 作者: 池端 慶;平田 岳史;野津 憲治;K.Yoshioka;Kosuke Yoshioka
• 通讯作者: Kosuke Yoshioka

Two-photon coherent control of dark orthoexcitations in Cu_2O

Cu_2O 暗正交激发的双光子相干控制

• 发表时间: 2006
• 期刊: Phys. Stat. Sol(c) 3(7)
• 作者: 池端 慶;平田 岳史;野津 憲治;K.Yoshioka
• 通讯作者: K.Yoshioka