強磁場印加型半導体を用いた新テラヘルツ電磁波光源の原理解明と更なる高出力化の試み

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本年度は原理解明実験と小型テラヘルツ光源の開発を行った。前年度の研究で得られた成果をもとに、テラヘルツ電磁波放射原理解明の実験を行った。昨年度の実験結果により得られたスペクトルの他にテラヘルツ電磁波をプローブ用いた時間分解遠赤外分光(EOサンプリングとダイポールアンテナを使用)を行い、光励起キャリヤの時間的な振る舞いをおよそ100フェムト秒の時間分解能で測定した。その結果、半導体表面に光励起されたキャリヤのダイナミクスの初期過程が明らかになり、更なる高出力光源の実用化に大きな一歩となる結果を得た。特に磁場印加による大幅な増強過程に関しては世界各国の研究者が多くの提案をしており、現在も議論中である。上記で得られた最大出力配置を用い、1センチのギャップをもつ永久磁石では最高磁場である2T永久磁石を用いて、コンパクトで汎用性の高いミリワット出力の超短パルスコヒーレントテラヘルツ電磁波光源を開発した。また、新規共同研究で開発したファイバーを用いた小型フェムト秒レーザーと組み合わせることにより、A3サイズの全固体高強度コヒーレントテラヘルツ電磁波光源を実現した。本システムから発生するコヒーレントテラヘルツ電磁波は、液体ヘリウムを必要とするボロメーターや複雑な光学系を必要とする時間分解システムを用いなくても、常温で機能する焦電素子で検出可能であることから、様々な応用研究において活用可能である。