Intense THz second harmonic generation in double resonant microcavity using wire grid

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本研究の目的は，2次の非線形性を有するメタマテリアルを含む二重共鳴微小共振器を用いたTHz波のSHGの実現，及び2次の非線形分極と微小共振器中の光の強結合の観測である．今年度は，まず2次の非線形性を示すメタマテリアルの候補として，可視域においてSHGの実績があるL字型メタマテリアルの検討を行った．これは金属細線(カットワイヤ)を直交させた構造となっており，2つの振動子が結合したBorn-Khunモデルで解析することができる．この構造に対してFDTD解析を行い，直線偏光二色性および円偏光二色性が発現することを確認した．また，実際にテラヘルツ帯で応答するL字型メタマテリアルをフォトリソグラフィー法およびリフトオフプロセスにより作製し，THz時間領域分光法により透過測定した．その結果，ほぼ設計通りの試料の作製に成功した．測定結果よりカットワイヤの結合に起因した2つの共鳴の存在が確認できた．次に二重共鳴微小共振器の鏡として機能する直交WG構造の解析を行った．その結果，この構造においては基本波とSH波の閉じ込めが可能であるのみならず，利き手保存鏡として機能することを見出した．これは通常の鏡では不可能な，反射における円偏光のヘリシティ保存が可能な構造であり，本研究の目的以外にも非常に有用であることが分かった．さらに光学測定の準備として，モード同期フェムト秒レーザー発振器，およびフェムト秒再生増幅システムを光源とするTHz時間分解分光系の構築に着手した．