DARCを用いた超小型テラヘルツ放射源への挑戦

現在、テラヘルツ電磁波源の研究が盛んに行われている.しかし、現在のテラヘルツ源はその原理から大出力化は非常に困難であり、それが今後の応用の発展を妨けると考えられる.そのため、安価で大出力のテラヘルツ源の出現が望まれている.原理を用いて、周波数をテラヘルツ領域に伸ばす実験が進行中である.これまでのガスを用いていたDARCでは、構造が大きくなり、テラヘルツの発生には適していない.そのため、半導体結晶を用い、レーザー励起の半導体プラズマを発生することにより、テラヘルツ電磁波の発生を目指している.この方法では半導体の安定さ、再現性のよさと、プラズマを用いることによる高出力化の両方が達成できると考えられる.前年度は、テラヘルツ電磁波の計測法であるE0サンプリングの構築を行った.これは、電光学効果を用いたテラヘルツ電磁波の計測法であり、非常に高時間分解能を有している.電気光学効果とは、電場が印加されたときに電'場の方向とそれに対して垂直方向の誘電率の変化が異なるため、そこを伝播する電磁波の位相速度が変化し、結晶を通過したあとでは直線偏向のレーザーが円偏向となる.その偏向度を計測すればその時間に印加されていた電場の値が計測できるものである.電場としてテラヘルツ電磁波からの電場とすれば、テラヘルツ電磁波の電場が計測できる.レーザー光に入射タイミングを変化させることにより、時間変化するテラヘルツ電磁波の電場が計測でき、計測結果をフーリエ変換すればその周波数が計測できる。実験では、DARCを用いない方法による電磁波源を用いた.その結果、最大2THzの周波数のテラヘルツ電磁波の計測が達成され、電気光学効果を用いたテラヘルツ計測が確立された.この計測をDARCによるテラヘルツ電磁波の計測に適用し実験を行なった.用いたDARCの媒質には、ZeSe(セレン化亜鉛)を用いた.これにより、中心周波数1.2Hz、周波数広がり0.6THzの短パルステラヘルツ電磁波の観測に成功した.この周波数は、理論的に予想される周波数と一致している.このことは、実験開始前に予想された半導体中のキャリア密度が10^<15>cm^<-3>に達したことも意味する.これにより、DARCの理論がテラヘルツ領域まで適用されることは確認され、今後DARCを用いたコンパクトで高出力なテラヘルツ周波源への開発にはずみがついたことになる.

現在、テラヘルツ電磁波源の研究が盛んに行われている.しかし、現在のテラヘルツ源はその原理から大出力化は非常に困難であり、それが今後の応用の発展を妨けると考えられる.そのため、安価で大出力のテラヘルツ源の出現が望まれている.原理を用いて、周波数をテラヘルツ領域に伸ばす実験が進行中である.これまでのガスを用いていたDARCでは、構造が大きくなり、テラヘルツの発生には適していない.そのため、半導体結晶を用い、レーザー励起の半導体プラズマを発生することにより、テラヘルツ電磁波の発生を目指している.この方法では半導体の安定さ、再現性のよさと、プラズマを用いることによる高出力化の両方が達成できると考えられる.前年度は、テラヘルツ電磁波の計測法であるE0サンプリングの構築を行った.これは、電光学効果を用いたテラヘルツ電磁波の計測法であり、非常に高時間分解能を有している.電気光学効果とは、電場が印加されたときに電'場の方向とそれに対して垂直方向の誘電率の変化が異なるため、そこを伝播する電磁波の位相速度が変化し、結晶を通過したあとでは直線偏向のレーザーが円偏向となる.その偏向度を計測すればその時間に印加されていた電場の値が計測できるものである.電場としてテラヘルツ電磁波からの電場とすれば、テラヘルツ電磁波の電場が計測できる.レーザー光に入射タイミングを変化させることにより、時間変化するテラヘルツ電磁波の電場が計測でき、計測結果をフーリエ変換すればその周波数が計測できる。実験では、DARCを用いない方法による電磁波源を用いた.その結果、最大2THzの周波数のテラヘルツ電磁波の計測が達成され、電気光学効果を用いたテラヘルツ計測が確立された.この計測をDARCによるテラヘルツ電磁波の計測に適用し実験を行なった.用いたDARCの媒質には、ZeSe(セレン化亜鉛)を用いた.これにより、中心周波数1.2Hz、周波数広がり0.6THzの短パルステラヘルツ電磁波の観測に成功した.この周波数は、理論的に予想される周波数と一致している.このことは、実験開始前に予想された半導体中のキャリア密度が10^<15>cm^<-3>に達したことも意味する.これにより、DARCの理論がテラヘルツ領域まで適用されることは確認され、今後DARCを用いたコンパクトで高出力なテラヘルツ周波源への開発にはずみがついたことになる.