フェムト秒光パルス列によるスピン歳差運動の全光学的制御

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本年度は、InAs積層量子ドットを対象に超短光パルスを用いた時間領域での非線形分光を行なった。入射パルスの偏光条件を変えながら測定を行なったところ、入射光を円偏光もしくは結晶軸から傾けた直線偏光にすると、周期50ピコ秒程度の振動構造が現れることがわかった。詳しい解析の結果、得られた振動構造は量子ドット内のbright励起子間の量子ビートであることがわかった。これは異なるスピンをもつbright励起子間のラーモア歳差運動に相当するものであり、それが量子ドットの非対称性により外部磁場がなくても観測されるようになったものである。これらの結果から、異なるスピン状態間のゼーマン分裂エネルギーなどの基本的な特性を求めることができた。その成果については、Journal of Luminescence誌等に発表予定であるとともに、国際会議で2件の発表を行なった。さらに量子ドットでの観測が難しい、パルスの数を増やした多光波混合信号の取得に成功し、現在測定をすすめているところである。残念ながら、期間中の成果発表まで到達できなかったが、最終目標に向けた大きな足がかりをつくることができた。また昨年度に引き続き、情報通信研究機構量子情報技術グループ及び東京工業大学と共同で、マルチパルス照射時のスピンの時間発展についての理論的解析を行なった。本年度は、今までの理論をさらに拡張し、スピン系が共通の熱浴と相互作用している場合のスピンのデコヒーレンス(ラーモア歳差運動の横緩和に相当)を詳細に計算した。この成果については、Physical Review B誌およびJournal of Luminescence誌に発表した。