テラヘルツ分光用ヘテロダイン超伝導ミクサ素子の光物性研究に根ざした開発

基于光学物理研究的太赫兹光谱外差超导混频器元件研制

• 批准号: 15J07733
• 负责人: 浅原 彰文
• 金额: $ 1万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07733/
• 关键词: 超伝導検出器; 超高速分光; テラヘルツ分光; テラヘルツ天文学; HEBミクサ

テラヘルツ天文学の重要な検出デバイスであるヘテロダイン超伝導検出器（HEBミクサ）に対して超高速分光による評価を導入し，その動作機構を詳細に理解することによって，検出性能を抜本的に向上させることを目指して研究を進めた．まずHEBミクサに用いられているNbTiN薄膜の伝導特性を，テラヘルツ時間領域分光（THz-TDS）で調べた．NbTiN薄膜試料をスパッタリング装置によって作製し，DC伝導度（~7.6×105 S/m）や超伝導転移温度Tc（~11K）の測定を含めた一連の評価手順を確立した．THz-TDS測定の結果，0.2 ~ 3.0 THzの帯域においてMattis-Bardeenモデル（超伝導薄膜の伝導モデル）に従う複素光学伝導度スペクトルが得られ，そこから超伝導ギャップエネルギーや電子-格子結合強度などの超伝導特性に関する情報を導いた．さらにZimmermannモデル（Mattis-Bardeenモデルの拡張モデル）による解析から，励起準粒子がおよそ数10 fsの散乱時間を持つことを見出し，本手法よりNbTiN薄膜の伝導物性に関する知見が得られることを示した．研究期間の後半では，NbTiN薄膜に対して可視光ポンプ-THzプローブ時間分解測定を行い，光励起によるクーパー対の破壊・回復ダイナミクスを観測した．クーパー対の回復時間はヘテロダイン検出の観測帯域の広さに直結するため，このパラメータを実験から評価することは重要である．今回の測定の結果，破壊されたクーパー対は~数100 psの時間スケールで回復することが示唆された．今後はこれらの評価手法に基づいた膜厚やバッファ層に対する物性の系統的調査や，クーパー対緩和ダイナミクスのモデル解析を進めることで，検出器の動作機構についてさらに有用な知見が得られると期待される．

An important discovery in astronomy, HEB, is an evaluation of the introduction of ultra-high-speed spectroscopy, and a detailed understanding of the motion mechanism of HEB. NbTiN thin film transmission characteristics, time domain spectroscopy (THz-TDS) modulation, NbTiN thin film sample transmission characteristics, DC transmission characteristics (~7.6×105 S/m) Measurement of Superconductivity Transition Temperature Tc (~11K) Including Continuous Evaluation and Sequence Establishment.THz-TDS Measurement Results, 0.2 ~ 3.0 THz Band Temperature Mattis-Bardeen Temperature Range (Superconducting thin film conduction) The complex optical conductivity is selected from the group consisting of superconducting thin film and electron-lattice bonding strength. The analysis of Zimmermann scattering (Mattis-Bardeen scattering) shows that the scattering time of excited quasi-particles is 10 fs, and the method shows that the conductivity of NbTiN thin films is related to the scattering time. In the second half of the study period, NbTiN thin films were tested for visible light and THz photodegradation. The recovery time of the system is very important. The results of this measurement show that the time required for recovery is 100 ps. In the future, the investigation of the physical properties of the film thickness and layer in the base of the evaluation method will be carried out, and the analysis of the film thickness and layer in the base of the evaluation method will be carried out.

项目成果

山本研究室

山本实验室

Transient gain analysis of gain-switched semiconductor lasers during pulse lasing

脉冲激光发射过程中增益开关半导体激光器的瞬态增益分析

• DOI: 10.1364/ao.54.010438
• 发表时间: 2015
• 期刊: Applied Optics
• 影响因子: 1.9
• 作者: Shao-Qian Chen;Takashi Ito;Akifumi Asahara;Hidekazu Nakamae;Takahiro Nakamura;Masahiro Yoshita;Changsu Kim;Baoping Zhang;Hiroyuki Yokoyama;Tohru Suemoto;and Hidefumi Akiyama
• 通讯作者: and Hidefumi Akiyama

Dynamics of Photoinduced Phase Transitions in a Prussian Blue Analog Studied by CN Vibrational Spectroscopy

CN 振动光谱研究普鲁士蓝类似物中光致相变的动力学

• DOI: 10.2174/1877944105666150910200258
• 发表时间: 2016
• 期刊: Current Inorganic Chemistry
• 作者: T. Suemoto;R. Fukaya;A. Asahara;H. Watanabe;H. Tokoro;and S. Ohkoshi
• 通讯作者: and S. Ohkoshi