金属微粒子分散ガラスの非線形光学応答
フェムト秒分光による非線形光学応答機構の解明と光スイッチ応用
研究成果の概要
Au, Ag, Cuなどの金属微粒子を分散させたガラス（図１）は、表面プラズモン吸収波長付近で極めて大きな３次非線形光学効果を示すことが知られている。これらのガラスについて、フェムト秒パルスレーザーを用いた白色光ポンプ・プローブ分光法により、非線形光学応答機構の解明を行った（図２）。
主たる機構が電子温度の上昇によるものであることを明らかにするとともに、電子－格子相互作用の寄与などを定量評価し、応答速度向上のための指針を与えた。
更に、本材料を用いた光カーシッター型光スイッチを構成し、繰り返し周波数2.5THzの超高速光スイッチングが可能であることを実証した。
（図３）
成果展開可能なシーズ、用途等
- 白色光ポンプ・プローブ分光技術
- 超高速光スイッチ・変調素子
特許出願
なし
報告書他
- H. Inouye, K. Tanaka, I. Tanahashi, K. Hirao: Femtosecond optical Kerr effect in the gold nanoparticle system, Japanese Journal of Applied Physics 37 (12B), (1998) L1520-L1522.
- H. Inouye, K. Tanaka, I. Tanahashi, K. Hirao: Ultrafast dynamics of nonequilibrium electrons in gold nanoparticle system, Physical Review B57 (18), (1998) 11334.
- H. Inouye, K. Tanaka, I. Tanahashi, K. Hirao: Mechanism of the terahertz optical Kerr shutter with the gold nanoparticle system, Journal of Physical Society of Japan (submitted).
- 井上英幸，田中耕一郎，棚橋一郎，平尾一之：フェムト秒ポンプ・プローブによる金属微粒子の超高速分光，1996年春季日本物理学会.
- 井上英幸，田中耕一郎，棚橋一郎，平尾一之：フェムト秒ポンプ・プローブ法による金属微粒子の超高速分光Ⅱ，日本物理学会1996年秋の分科会.
- 井上英幸，田中耕一郎，棚橋一郎，平尾一之：フェムト秒ポンププローブによる金属微粒子の超高速分光Ⅲ，第52回日本物理学会1997年年会.
- 井上英幸，田中耕一郎，棚橋一郎，平尾一之：フェムト秒ポンププローブによる金属微粒子の超高速分光Ⅳ，日本物理学会1997年秋の分科会.
- 井上英幸，田中耕一郎，棚橋一郎，平尾一之：フェムト秒光Kerrシャッターによる金属微粒子の超高速応答，日本物理学会1998年秋の分科会.
- 井上英幸，田中耕一郎，棚橋一郎，平尾一之：金属超微粒子のフェムト秒吸収分光，第１回フェムト秒ホトニクス研究会（1998）.
［研究者名］井上英幸、田中耕一郎
図１ 金微粒子分散ガラス薄膜の透過電子顕微鏡写真（平均粒径8nm）
図２ 過渡差吸収スペクトル
図３ 光スイッチ応答特性
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