テラヘルツ電磁波発生への応用を目指した有機非線形光学結晶の開発とその物性評価

开发应用于太赫兹电磁波产生的有机非线性光学晶体及其物理性能评估

基本信息

批准号：
07J10537
负责人：
藤原正澄
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

テラヘルツ電磁波発生に有用な非線形光学結晶の開発に向けて、N-benzyl 2-methyl 4-nitroaniline(BNA)結晶に着目して研究を行った。昨年度の研究成果から、より大型のBNA結晶がTHz波発生に適している事が明らかになったので、結晶の大型化を目指した。その結果、これまでよりも大きな結晶が得られる結晶成長条件を発見し、効率的な大型結晶成長技術を実現した。THz波の常温検出器による検出が可能なレベルまでTHz波強度の増大が実現しており、今後、議論を深めて論文投稿の予定である。さらにテラヘルツ波発生に用いられる有機非線形光学材料は大きな非線形性と共に、超高速光学応答を示す事が知られており、物質の非線形性の起源を解明するためには超高速分光や非線形光学分光による光物性学的な研究が不可欠である。昨年度、有用なπ共役電子系非線形光学材料であるβ-カロテンの共役鎖長が異なる一連の誘導体を有機化学合成法により調製し、非線形光学応答のポリエン型π電子共役鎖長依存性を調べた。分光方法としては過渡回折縮退四光波混合法と第三次高調波発生分光法を用いた。その結果、基底状態にカップルする分子振動の位相緩和が熱浴からの摂動によって主に引き起こされる事を明らかにし、各分子振動モードの位相緩和寿命を決定した。また、これらの物質の非線形性が、最低一光子禁制状態への二光子共鳴ではなく、最低一光子許容励起状態への三光子共鳴によって引き起こされる事を明らかにした。本年度は国際学会での発表と様々な研究者との意見交換をもとに論文を作成し、それぞれの結果をPhysical Review Bに掲載する事ができた。

为了开发可用于产生太赫兹电磁波的非线性光学晶体，我们重点研究了 N-苄基 2-甲基 4-硝基苯胺 (BNA) 晶体。去年的研究结果表明，较大的BNA晶体适合产生太赫兹波，因此我们的目标是增加晶体的尺寸。结果，他们发现了能够获得比以往更大的晶体的晶体生长条件，并实现了生长大晶体的有效技术。我们已经实现了太赫兹波强度的提高，达到了室温太赫兹波探测器可以探测到的水平，我们计划在未来加深讨论并提交论文。此外，用于产生太赫兹波的有机非线性光学材料已知表现出大的非线性以及超快光学响应，为了阐明材料中非线性的起源，有必要使用超快光谱和非线性光学光谱研究。是必不可少的。去年，我们通过有机化学合成的方法制备了一系列不同共轭链长的β-胡萝卜素衍生物，并研究了多烯型π电子共轭链的依赖性，β-胡萝卜素是一种有用的π-共轭电子非线性光学材料。非线性光学响应的长度。使用的光谱方法是瞬态衍射简并四波混频和三次谐波产生光谱。结果表明，与基态耦合的分子振动的相弛豫主要是由热浴的扰动引起的，并且确定了每种分子振动模式的相弛豫寿命。我们还揭示了这些材料的非线性是由三光子共振到至少一光子允许激发态引起的，而不是两光子共振到至少一光子禁态引起的。今年，我们根据国际会议上的演讲撰写了论文，并与不同的研究人员交换了意见，并能够在Physical Review B上发表我们的结果。