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物理学日本語公開済み

ゲルマニウムの5 µm光での瞬時 Kerr 効果が支配的であることが明らかに

2026年11月3日arXiv: 2610.42098v1

5 µmの波長でゲルマニウムに短い127 fsパルスを照射すると、二重の同一パルスの位相が瞬時に変化することが観測された。位相シフトはパルス強度と比例し、パルスが重ならないと消える。この関係から得られる非線形屈折率は n₂ = (0.87 ± 0.16) × 10⁻¹⁷ m²/W である。

この測定は場解析型の同位相パンプ・プローブ分光法で行われた。パンプとプローブは同一中赤外線パルスから引き出され、平均パワーは 0.43 mW、パルスエネルギーは約 17.2 nJ に設定された。電場波形は電気光学検出(EOS)で直接記録され、フーリエ変換により透過率変化と位相変化を同時に取得できた。

多数の強度で実験を行い、各強度を三回測定した結果、位相シフトのスケーリングは線形であり、パルスとプローブの時間重なり以外に遅延残留は確認されなかった。これは瞬時 Kerr 非線形性が支配していることを示す。

実験は自由キャリア注入閾値を下回るレベルで実施された。そのため、測定は結合電子(Kerr)効果のみを反映し、より高強度で発生するキャリア寄与は含まれていない。

元論文

Field-resolved observation and quantification of the instantaneous Kerr response in semiconductors

物理学材料科学
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