時間領域テラヘルツ偏光分光法による固体の磁気光学効果の研究

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本研究ではTHz電磁波パルスを用いた反射配置での磁気光学時間領域分光測定法の開発を行っているが、本年度は主にTHz時間領域分光システムについて、解析アルゴリズムの開発や数学的根拠に関する考察を進めると同時に、システムの汎用化を行う上で必要な改良を行った。加えて実験系の検討を行い、信頼性高くデータを取得する為の条件を評価した。時間領域反射測定においては、試料反射面位置の不確定性に応じて、対応する複素反射率スペクトルの位相に周波数に比例した成分の不確定性が含まれる。本研究においては、反射測定を行う上で不可避であるこの問題に対処する為、測定された複素反射率が満たす普遍的な法則を利用してこの成分を抽出する方法を開拓した。本年度は、Joensuu大Peiponen教授らと共同研究を行い、位置不確定性の影響について原理的に分析した結果、位置不確定性の影響によって、因果律が破綻するのではなく応答関数の数学的な性質が変化する、と言う事が分かった。Smith & Monogueの関係式によってこの変化を顕在化出来る事を用いて、位置ずれ成分の見積もりを行った。更に、研究の成果として得られたアルゴリズムを相互に比較する事により、Singly-subtractive KK変換を用いた方法が、精度良く位置の不確定性を抽出できる事が明らかになった。そこでこのアルゴリズムを改良し、試料表面位置を自動的にかつ精度良く決定する事が可能になった。また反射実験を行う際に、試料面の置き方や実験系の設計が測定結果に及ぼす影響を調べ、THz波の集光系や試料面設置の際の傾き等が重大な影響を及ぼす事が明らかになった。これらの知見は、分光システムを汎用化する上で不可欠である。また研究の結果得られたアルゴリズムをTHz発光分光の解析に応用する事についても研究を開始した。これは、分光システムの適用範囲を広げるものであり、磁気光学分光測定を行う上で非常に重要である。