Controlling the parity and time-reversal symmetry of graphene Dirac plasmons and its application to terahertz lasers

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１. GDPメタ表面のPT 対称性のモデル化 （担当：分担者 楢原，佐藤，Ryzhii，代表者 尾辻）・ADGG構造内のGDPメタ表面を電気格子とみなし，GDP波長に比して十分に短い空間セル分解能でGDP伝搬モード毎に損失・利得特性を等価回路化した散乱行列の多次元化を進めた．代表的なADGG構造・物性パラメータにおいてモード間結合を伴う正常応答を確認した．今後、構築した多次元散乱行列による数値解析法の種々のADGG構造・物性パラメータに対する汎用性を検証してゆく． 更に、上記伝送線路モデルと既開発の電磁界解析ツールを用いてADGG-GDP共振特性（モード周波数，Q値）とPT対称性との相関の解明を進めた，PT対称となる特異点は利得と損失が拮抗する動作点で発現することを確認できた。今後、ADGGの構造・物性パラメータに対する高速利得変調特性の相関と性能限界に対する見通しを得る．２. ADGG-GFET内GDPの不安定状態におけるミクロスコピックなPT 対称性の解明と，超高速利得変調動作の原理検証 （担当：代表者 尾辻，分担者 吹留，佐藤；研究協力：松田（東大））・デバイス試作プロセスは，東北大学電気通信研究所附属ナノ・スピン実験施設設備を利用して実施した．（担当：分担者 佐藤，吹留，代表者 尾辻）・電圧印加状態での非平衡GDPダイナミクスをナノ空間分解能と100フェムト秒の時間分解能で直接観測可能な研究分担者：吹留，松田らが開発したオペランド時間・空間分解X線光電子分光装置を用いて観測する実験を進めた．（担当：分担者 吹留；　研究協力：松田（東大））更に、超高速利得変調動作実験の準備を進めたが、2022.３.１６に発生した宮城県沖地震により研究代表者所有のTHz時間領域分光装置が損壊し中断した．政府補償による代替装置購入の目途が立ち、2023年度には実験再開できる見込みである．