多重共鳴コヒーレント励起法による励起子系の巨視的コヒーレンスの発現と制御

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1.亜酸化銅天然結晶における黄色系列1sパラ励起子について、昨年度開拓した、励起子内部遷移を用いる定常状態励起子の高敏感な検出法(CW励起子ライマン分光法)により有効質量を決定した。パラ励起子は励起子ボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)の実現が有力な系であるが、微小な発光効率のため通常の発光測定による有効質量の測定は不可能である。CW励起子ライマン分光法により、格子と熱平衡状態にある低密度極限のパラ励起子を検出し、スペクトル形状解析を行うことで有効質量を抽出することに成功した。2.上記1sパラ励起子について、CW励起子ライマン分光法を発展させて寿命の測定を行った。プローブ光としてCWのCO_2レーザー光を音響光学素子を用いて短パルス化し、従来難しかったナノ秒からマイクロ秒の時間領域が測定可能で高いSN比を持つ分光法を確立した。これにより、マイクロ秒オーダーのきわめて長いパラ励起子の寿命の観測を実現した。3.1sパラ励起子を歪ポテンシャルにより捕捉し、これを上記の分光法で高感度に観測することに成功した。高密度な励起子ガスを生成するため、不均一歪印加による結晶内部の調和型トラップポテンシャルにパラ励起子を捕捉した。これを液体ヘリウム温度において励起子ライマン分光により高感度に検出し、励起子BECが実現可能であることを実証した。4.1s励起子を低温・高密度に生成するため、励起フェムト秒パルス光の光位相情報抽出のための電場波形復元プログラムを作成した。1光子遷移禁制な1s励起子を低温・高密度に励起するためには、光位相を精緻に制御した超短パルス光による2光子励起が必要である。そのための足がかりとして、パルスの光位相を抽出するためFrequency Resolved Optical Gating (FROG)と呼ばれる電場復元手法を踏襲し、復元プログラムの作成を行った。