偏光制御フェムト秒パルス列を用いたフォノンエコー計測法の開発とデコヒーレンス計測

使用偏振控制飞秒脉冲串开发声子回波测量方法和退相干测量

• 批准号: 21K18904
• 负责人: 中村 一隆
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18904/
• 关键词: フェムト秒; コヒーレントフォオン; アト秒; コヒーレントフォノン; アト秒精度; 量子コヒーレンス; フォノンエコー; デコヒーレンス

2022年度には，2021年度に整備した装置を用いて，第二次高調波発生を用いた自己相関計測を行い，パルス幅やタイミング制御の確認を行なった。また，相対位相制御４パルスを用いてダイヤモンド光学フォノンの計測と制御の実験を行なった。３つのパルスP1,P3,P4を用いた，シングルパルス励起でダブルプローブパルス検出する測定では，P3P4の遅延に依存した干渉が観測された。その位相はプローブパルスの相対偏光が平行と直交のときで180度異なっていた。４パルスを使った測定では，２ポンプパルス間隔と偏光，２プローブパルス間隔と偏光を制御することで，コヒーレント光学フォノンの干渉形状に違いが観測されている。こうした干渉の振る舞いについては，現在プローブ過程における量子モデル計算による解析を始めている。理論研究としては，偏光を考慮に入れたプローブ過程の量子モデル計算に着手している。また，励起パルスによるコヒーレント光学フォノンの量子モデル計算においても，状態関数を電子状態とフォノン状態の積状態を用いて展開し，係数の時間発展を直接数値計算が行えるようにした。これまでの二次摂動を超えた効果を考慮するとともに，初期フォノン分布を考慮した計算ができるようになった。振動数4.5THzの光学フォノンモードに対して，温度10Kと290Kでの熱平衡分布を初期状態として，コヒーレント光学フォノン振幅を計算した。その結果，振動状態指定した振動変位は振動状態に依存したが，全体としてのフォノン振動振幅には，顕著な温度依存が見られないことが明らかになった。また，フォノン振幅の分散が２倍の振動数で振動することがわかり，完全なコヒーレント状態にはないことが示された。

Gearing up 2022 に は, 2021 annual に し を た device with い て, the second wave of high-profile 発 living を use い た masato their phase measuring を い, パ ル ス picture や タ イ ミ ン グ suppression の confirm line を な っ た. ま た, facies dominated phase system royal 4 パ ル ス を with い て ダ イ ヤ モ ン ド optical フ ォ ノ ン の measuring と suppression の be 験 を line な っ た. 3 つ の パ ル ス P1, P3, P4 を with い た, シ ン グ ル パ ル ス wound up で ダ ブ ル プ ロ ー ブ パ ル ス 検 out す る determination で は, P3P4 の 遅 delay に dependent し た dry involved が 観 measuring さ れ た. そ の phase は プ ロ ー ブ パ ル ス の phase polarization seaborne が と parallel rectangular の と き で 180 degrees of vision な っ て い た. Determination of 4 パ ル ス を make っ た で は, 2 ポ ン プ パ ル ス interval と polarization, 2 プ ロ ー ブ パ ル ス interval と polarization を suppression す る こ と で, コ ヒ ー レ ン ト optical フ ォ ノ ン の dry involved shape に violations い が 観 measuring さ れ て い る. Vibration こ う し た dry involved の る dance い に つ い て は, now プ ロ ー ブ process に お け る quantum モ デ ル computing に よ る parsing を beginning め て い る. Theoretical research と し て は, polarization を consider に into れ た プ ロ ー ブ process の quantum モ デ ル computing に to し て い る. ま た, wound up パ ル ス に よ る コ ヒ ー レ ン ト optical フ ォ ノ ン の quantum モ デ ル computing に お い て も, number of masato を electronic state と フ ォ ノ ン の product state を with い し て, coefficient of の time 発 exhibition を line directly the numerical calculation が え る よ う に し た. こ れ ま で の secondary, dynamic を super え た unseen fruit を consider す る と と も に, early フ ォ ノ ン distribution し を た computing が で き る よ う に な っ た. Vibration number 4.5 THz の optical フ ォ ノ ン モ ー ド に し seaborne て, temperature 10 k と 290 k で の thermal equilibrium distribution を initial state と し て, コ ヒ ー レ ン ト optical フ ォ ノ ン amplitude を computing し た. そ の as a result, the vibration state specified し た に vibration - a は state dependent し た が, all と し て の フ ォ ノ ン vibration amplitude に は, sake な temperature dependent が 顕 ら れ な い こ と が Ming ら か に な っ た. ま た, フ ォ ノ ン amplitude の が 2 times の vibration number で す る こ と が わ か り, completely な コ ヒ ー レ ン ト state に は な い こ と が shown さ れ た.

项目成果

Quantum theory for generation and control of coherent phonons in solids

固体中相干声子的产生和控制的量子理论

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazutaka G. Nakamura;Itsuki Takagi;and Yosuke Kayanuma
• 通讯作者: and Yosuke Kayanuma

コヒーレント光学フォノン生成に対する初期フォノン分布効果の理論計算

初始声子分布对相干光学声子产生影响的理论计算

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazutaka G. Nakamura;Itsuki Takagi;and Yosuke Kayanuma;高木一旗，中村一隆
• 通讯作者: 高木一旗，中村一隆

The influence of initial phonon states on the generation of coherent optical phonons

初始声子态对相干光学声子产生的影响

• DOI: 10.1016/j.ssc.2022.115053
• 发表时间: 2023
• 期刊: Solid State Communications
• 影响因子: 2.1
• 作者: Takagi Itsuki;Nakamura Kazutaka G.
• 通讯作者: Nakamura Kazutaka G.

Interference of optical phonons in diamond studied using femtosecond pulses of polarized near-infrared light

使用偏振近红外光的飞秒脉冲研究金刚石中光学声子的干涉

• DOI: 10.1016/j.ssc.2022.114747
• 发表时间: 2022
• 期刊: Solid State Communications
• 影响因子: 2.1
• 作者: Itsuki Takagi;Taichi Kato;Yosuke Kayanuma;and Kazutaka G. Nakamura
• 通讯作者: and Kazutaka G. Nakamura

偏光を制御した赤外光パルス対によるダイヤモンドコヒーレント光学フォノン干渉

使用偏振控制红外光脉冲对进行金刚石相干光学声子干涉

• 发表时间: 2022
• 作者: 高木一旗;萱沼洋輔;中村一隆
• 通讯作者: 中村一隆