Ultrafast control of phase in strong correlated electronic system by intense mid-infrared light

本研究では、強相関電子系を高強度中赤光によって極端非線形な領域まで強く駆動することで実現する非平衡状態を、高次高調波発生やTHz放射を通して明らかにすることを目的としている。この目的の達成には、不透明な材料や金属からの高調波検出および、低温に試料を冷却する必要がある。そこで本年度は、不透明な試料や金属試料における高次高調波発生を観測するために、反射型の高次高調波検出系の構築を行った。このとき偏光特性や方位依存性を正確に測定できるように光学系に工夫を行った。既知の試料を用いて高調波を観測することで、実際に反射型でも問題なく高調波の偏光特性や方位依存性の観測が行えることを確認した。また、低温での実験を実現するために冷凍機への反射型高調波観測システムの組み込みを行った。これによって、これまで高調波観測が困難であった可視域で不透明なバルク試料に対して、高調波の温度依存性を観測することが可能になり、相転移点をまたいで高調波の発生効率が大きく変化することを確認した。また、実験系構築と同時並行で従来の透過型高調波検出システムを用いて、異方性の強い電子系である黒リンにおいて高次高調波発生の特性を観測した。線形光学応答や3次の非線形光学応答から予測される擬一次元的な振る舞いとは異なる特異な異方性が現れることを明らかにした。これは高強度な中赤外光電場によって電子がブリルアンゾーンのバンド端から遠く離れた領域まで駆動されていることを示唆する結果となっている。

本研究では、強相関電子系を高強度中赤光によって極端非線形な領域まで強く駆動することで実現する非平衡状態を、高次高調波発生やTHz放射を通して明らかにすることを目的としている。この目的の達成には、不透明な材料や金属からの高調波検出および、低温に試料を冷却する必要がある。そこで本年度は、不透明な試料や金属試料における高次高調波発生を観測するために、反射型の高次高調波検出系の構築を行った。このとき偏光特性や方位依存性を正確に測定できるように光学系に工夫を行った。既知の試料を用いて高調波を観測することで、実際に反射型でも問題なく高調波の偏光特性や方位依存性の観測が行えることを確認した。また、低温での実験を実現するために冷凍機への反射型高調波観測システムの組み込みを行った。これによって、これまで高調波観測が困難であった可視域で不透明なバルク試料に対して、高調波の温度依存性を観測することが可能になり、相転移点をまたいで高調波の発生効率が大きく変化することを確認した。また、実験系構築と同時並行で従来の透過型高調波検出システムを用いて、異方性の強い電子系である黒リンにおいて高次高調波発生の特性を観測した。線形光学応答や3次の非線形光学応答から予測される擬一次元的な振る舞いとは異なる特異な異方性が現れることを明らかにした。これは高強度な中赤外光電場によって電子がブリルアンゾーンのバンド端から遠く離れた領域まで駆動されていることを示唆する結果となっている。