Improving of frequency conversion efficiency for terahertz waves using temporal boundary

利用时间边界提高太赫兹波的频率转换效率

• 批准号: 22K04964
• 负责人: 宮丸 文章
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04964/
• 关键词: 時間壁; 周波数変換; テラヘルツ波

これまで困難であったテラヘルツ波の周波数を制御する方法の一つとして，時間壁を用いた周波数変換手法を用いることによって高効率な周波数変換を実現することができます。しかしながら，実験的には，理論的に予想される最大効率に達しておらず，効率改善を行う余地が残されています。本研究では，時間壁による周波数変換手法における効率低下の問題点を解決するために，その効率を減少させている要因と物理的メカニズムを解明し，それらを改善することにより実験的な変換効率を向上させることを目的としています。本年度では，実験的に変換効率が減少している要因を探るため，光励起後の半導体導波路伝搬における減衰定数の測定を行いました。具体的には，半導体導波路をテラヘルツ波が伝搬しているときに，導波路表面にフェムト秒パルスレーザーを入射し，半導体表面にキャリアを励起させることにより周波数変換を実現します。このパルスレーザーの入射タイミングを変化させることによって，周波数変換後に導波路内を伝搬する距離を変化させることができます。このとき，変換後のテラヘルツ波パワーの伝搬距離依存性が指数関数的であることを仮定することにより，伝搬定数を測定することができました。さらに，その減衰の要因が光励起キャリアのジュール損によるものと推測しました。理論的なアプローチによってキャリア密度の厚み方向における分布を計算し，その分布をもとに計算機シミュレーションによって減衰定数を見積もったところ，おおよそ実験で得られた値と一致することを確認しました。

This is a difficult way to control the number of cycles in the time domain. The maximum efficiency of the theory is achieved, and there is room for improvement. This study aims to solve the problem of low efficiency in time domain by frequency conversion method, and to solve the problem of low efficiency in time domain by frequency conversion method. This year, the main reason for the decrease in the conversion rate of semiconductor waveguides after optical excitation was explored. Specifically, the semiconductor waveguide is excited by the transmission of the wave, the incidence of the wave on the waveguide surface, and the frequency conversion of the wave on the semiconductor surface. The number of cycles is changed, and the distance in the waveguide is changed. This is the first time that a person has ever been involved in a transaction, and the second time that he has been involved in a transaction, he has been involved in a transaction. The main reason for the decline in the company is that the light source has been removed and the loss of the company has been estimated. The calculation of the distribution of the thickness of the film is based on the calculation of the thickness of the film.