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テラヘルツメタマテリアルを用いた磁性体スピン共鳴における非線形現象の探索

使用太赫兹超材料探索磁自旋共振中的非线性现象

基本信息

批准号：
15J11416
负责人：
栗原貴之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University (2016)The University of Tokyo (2015)
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 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度の研究では，メタマテリアル中の増強THz近接磁場を用いて弱強磁性体ErFeO3における光誘起スピン再配列相転移過程を制御し，THzを用いたマクロ磁化制御に成功した。最終年度である今年度は，光励起を用いない純粋THz波による巨視的磁化制御の実現を目指し，従来光源を大幅に超えた強力光源の適用に注力した。その結果，主として下記に示す成果を得られた。1.100uJ/pulseに達する世界最高強度のTHz光源である阪大産研の自由電子レーザー光源をErFeO3の単結晶試料に照射しつつ可視光のファラデー効果によって磁区形状を顕微観察したところ，THz照射領域内で強磁性磁区形状が大きく変形することを確認した。この現象の詳細な機構は理論考察中であるが，THz照射による加熱に加えて磁気音響効果によりドメイン壁の伝搬が生じるというモデル等が考えられる。純粋THz波により恒久的なスピン反転を実験的に示したのは初めてと思われる。2.THz波の近接磁場振幅をさらに増強するために，超収束効果を示すことで知られるテーパー型金属導波路を設計・作成した。磁気光学結晶(TGG)基板上に分割リング共振器(SRR)を作成し，THz電場を与えた際の近接磁場による可視光のファラデー回転をプローブとして，近接磁場強度の定量評価を行った。導波路有・無の両者に対してファラデー振幅を比較した結果，導波路を通してSRRを励起した際は2～3倍の磁場増強が得られた。導波路構造の最適化によってこの値はさらに向上が見込まれる。3.この他，米国MITとの共同研究を行い，非線形光学応答を高感度に取得する方法として知られる2次元THz分光法によって，YFeO3におけるサブTHz磁気共鳴の非線形ダイナミクス観測に成功した。また，独Konstanz大との共同研究で，差周波発生を用いた広帯域かつ高電場強度の2次元分光系の開発に着手した。

Yesterday annual の research では, メタマテリアルの raised in strong THz near field を with いて weak strong magnetic body ErFeO3 における light induced スピン with columns moving phase planning process を royal し, THz を with いたマクロ magnetization suppression に successful した. Final year である our は, excitation light up を with いない pure 粋 THz wave による magnetization suppression of macroscope の be presently を refers し, 従 to light を sharply に super えた strong illuminant の applicable に note force した. The そそ result, the main とてて and the following に show that the す result を is られた. 1.100 uJ/pulse に da するの world highest strength THz source である e. research big production の free electrons レーザー light を ErFeO3 の単 crystal sample に irradiation しつつ visible light のファラデー unseen fruit によって magnetic shape を顕 micro 観 examine したところ, The shape of the で strong magnetic region in the THz irradiation field が large <s:1> く deformation する <s:1> とをとを confirmation <s:1> たた. この phenomenon の detailed study of はな mechanism であるが, THz radiation による heating に plus えて magnetic 気 sound working fruit によりドメイン wall の伝 move が raw じるというモデルが tests such as えられる. Pure 粋THz wave によ <s:1> persistent なスピ <s:1> anti転を experiment に demonstration たた <s:1> なスピめてと initial めてと thought われる. 2. The THz wave の nearly meet magnetic field amplitude をさらに raised strong するために, super 収 beam unseen fruit を shown すことで know られるテーパー type metal を guided wave road design, made した. Magnetic 気 optical crystal (TGG) substrate に segmentation リング resonator (SRR) をし consummate, を THz electric field with えた interstate の nearly meet magnetic field による visible light のファラデー back planning をプローブとして, near by the magnetic field intensity の quantitative evaluation 価を line った. Guided wave road, no の struck the にし seaborne てファラデをー amplitude comparison した as a result, the guided wave road を tong して SRR を wound up した interstate は 2 ~ 3 times の strong rights field が must られた. The <s:1> optimization of the guided path construction によって <s:1> value さらにさらにさらに up が see 込まれる. 3. この he, the MIT との joint research をい, nonlinear optical 応 answer をに Gao Gan degrees obtained する method として know られる 2 dimensional THz spectrometry によって, YFeO3 におけるサブ THz 気 magnetic resonance の nonlinear ダイナミクス観に measuring success した. Youdaoplaceholder0, Konstanz and と <s:1> jointly studied で, を for the generation of differential waves, and に for the development of the <s:1> た broadband <s:1> with high electric field intensity <e:1> two-dimensional spectroscopic system た.