配列または配向した分子中からの高次高調波発生とその物理

• Project/Area Number: 19204041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 酒井 広文 The University of Tokyo, 大学院・理学系研究科, 准教授 (20322034)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 峰本 紳一郎 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (90323493)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000); Fiscal Year 2009: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2008: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2007: ¥28,470,000 (Direct Cost: ¥21,900,000、Indirect Cost: ¥6,570,000)
• Keywords: 原子・分子物理 / 高性能レーザー / 配列・配向分子 / 高次高調波発生 / 搬送波包絡位相 / プラズマシャッター / 立体ダイナミクス / 超高速イメージング

Research Abstract

(1)2波長レーザー光により形成される非対称レーザー電場を用いた分子配向制御手法の開発において、Even-Lavieバルブの導入により試料分子の初期回転温度を下げ、イオドベンゼン(C_6H_5I)分子の配向制御が実現していることの確実な証拠を得た。これにより、初期回転温度の低下による配向度の向上と本手法の汎用性の実証に成功した。
(2)非断熱的に配列した分子に対し、フェムト秒Ti:sapphireレーザー光の基本波と第2高調波の偏光を直交させて照射することによって観測される高調波スペクトルの解析から、N_2,O_2分子などの分子軌道に関する情報を得る新しい分子軌道イメージング手法の開発を進めた。必要な高調波スペクトルの観測と参照用の高調波スペクトルの理論計算を行い、分子軌道に関する情報の抽出法について検討した。
(3)配向した分子を試料とし、高次高調波発生を始めとする「分子内電子の立体ダイナミクス」の研究を推進するためには配向度の高い分子試料の生成が不可欠である。この目的のため、分子の初期回転量子状態を選択できるhexapole focuser(6極集束器)やmolecular deflector(分子偏向器)を組み込んだ装置の設計を行った。
(4)分子の初期回転量子状態を選択した試料に対し、フェムト秒2波長レーザーパルスをその強度やパルス幅を最適化して照射することにより、配向度の十分高い分子試料を生成できることを理論計算により示した。

Research Products

• [Journal Article] Generation of high-order sum and difference frequencies by adding an intense parallel and perpendicular-polarized infrared laser field (2009)
  • Author(s): Y.Oguchi, S.Minemoto, H.Sakai
  • Journal Title: Physical Review A 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Field-free molecular orientation by an intense nonresonant two-color laser field with a slow turn on and rapid turn off (2009)
  • Author(s): M. Muramatsu, M. Hita, S. Minemoto, and H. Sakai
  • Journal Title: Physical Review A 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alignment dependence of the structural deformation of CO_2 molecules in an intense femtosecond laser field (2008)
  • Author(s): S. Minemoto, T. Kanai, and H. Sakai
  • Journal Title: Physical Review A 77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laster-Field-Free Molecular Orientation (2008)
  • Author(s): A. Goban, S. Minemoto, and H. Sakai
  • Journal Title: Physical Review Letters 101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Retrieving photorecombination cross sections of atoms from high-order harmonic spectra (2008)
  • Author(s): S. Minemoto, T. Umegaki, Y. Oguchi, T. Morishita, 他3名
  • Journal Title: Physical Review A 78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimal Control of Nonadiabatic Alignment of Rotationally Cold N_2 Molecules with the Feedback of Degree of Alignment (2008)
  • Author(s): T.Suzuki, Y.Sugawara, S.Minemoto, and H.Sakai
  • Journal Title: Physical Review Letters 100 Pages: 33603-33603
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laser-field-free molecular orientation with combined electrostatic and rapidly-tumed-off laser fields (2008)
  • Author(s): Y.Sugawar, A.Goban, S.Minemoto, and H.Sakai
  • Journal Title: Physical Review A 77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alignment dependence of the structural defbrmation of CO_2 molecules in anintense femtosecond laser field (2008)
  • Author(s): S.Minemoto, T.Kanai, and H.Sakai
  • Journal Title: Physical Review A 77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient generation of high-order sum and difference frequencies in the xuvRegion by combining a weak longer-wavelength field (2007)
  • Author(s): Y.Nomura, T.Kanai, S.Minemoto, and H.Sakai
  • Journal Title: Physical Review A 75
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Controlling the molecular orientation in the laser-field-free condition (2009)
  • Author(s): Hirofumi Sakai
  • Organizer: Ultra-Fast Dynamic Imaging of Matter II
  • Place of Presentation: Ischia, Naples, Italy
  • Year and Date: 2009-04-30
• [Presentation] Recent progress in the control of molecular orientation (2009)
  • Author(s): Hirofumi Sakai
  • Organizer: Riken International Symposium on Attosecond Science
  • Place of Presentation: Saitama, Japan
  • Year and Date: 2009-04-03
• [Presentation] 高次高調派発生による希ガス原子の電子再結合断面積の評価 (2009)
  • Author(s): 峰本紳一郎、梅垣俊仁、大口雄一郎、森下亨、Anh-Thu Le、渡辺信一、酒井広文
  • Organizer: 2009年(平成21年)春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学筑波キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 非共鳴二波長レーザー電場による分子配向制御 (2009)
  • Author(s): 小田啓太、峰本紳一郎、日田真史、酒井広文
  • Organizer: 2009年(平成21年)春季第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学筑波キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] 高次高調波スペクトルからの原子構造の抽出 (2009)
  • Author(s): 梅垣俊仁、森下亨、峰本紳一郎、大口雄一郎、Anh-Thu Le、渡辺信一、酒井広文
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] レーザー光を用いた分子配向制御の新展開 (2009)
  • Author(s): 酒井広文
  • Organizer: 物性研短期研究会、第2回極限コヒーレント光科学ワー クショップ「極限波長領域における光科学の新展開」
  • Place of Presentation: 柏
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] Recent progress in laser-induced molecular orientation (2009)
  • Author(s): Hirofumi Sakai
  • Organizer: The 1st Shanghai Tokyo Advanced Research Symposium on Ultrafast Intense Laser Science
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2009-02-13
• [Presentation] 2波長レーザー光による高次の和・差周波発生I: 偏光依存症 (2009)
  • Author(s): 大口雄一郎、峰本紳一郎、酒井広文
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 2009-01-11
• [Presentation] 2波長レーザー光による高次の和・差周波発生II: 波長依存症 (2009)
  • Author(s): 大口雄一郎、峰本紳一郎、酒井広文
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 2009-01-11
• [Presentation] 完全にフィールドフリーな分子配向制御のための2波長プラズマシャッター技術の開発 (2009)
  • Author(s): 小田啓太、峰本紳一郎、日田真史、村松雅弘、酒井広文
  • Organizer: レーザー学会学術講演会第29回年次大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
  • Year and Date: 2009-01-10
• [Presentation] 高次高調波スペクトルからの原子構造の抽出 (2008)
  • Author(s): 梅垣俊仁、森下亨、峰本紳一郎、大口雄一郎、Anh-Thu Le、渡辺信一、酒井広文
  • Organizer: 東京農工大学・電気通信大学第5回合同シンポジウム 「ナノ未来材料とコヒーレント光科学」
  • Place of Presentation: 電気通信大学
  • Year and Date: 2008-12-13
• [Presentation] 2波長レーザー光による高次和・差周波の観測と偏光依存症 (2008)
  • Author(s): 峰本紳一郎、大口雄一郎、酒井広文
  • Organizer: 日本物理学会2008年秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学上田キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Field-free molecular orientation (2008)
  • Author(s): Hirofumi Sakai
  • Organizer: 11th International Conference on Multiphoton Processes(ICOMP 2008)
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2008-09-19
• [Presentation] 2波長を用いた高次和・差周波発生 (2008)
  • Author(s): 峰本紳一郎、大口雄一郎、酒井広文
  • Organizer: 2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 分子配向制御のための2波長レーザー光のプラズマシャッター技術の開発 (2008)
  • Author(s): 小田啓太、峰本紳一郎、村松雅弘、酒井広文
  • Organizer: 2008年(平成20年)秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] Laser-field-free molecular orientation (2008)
  • Author(s): Akihisa Goban, Shinichirou Minemoto, and Hirofumi Sakai
  • Organizer: The 2008 Multiphoton Processes Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: New Hampshire, U. S. A.
  • Year and Date: 2008-06-09
• [Presentation] レーザー光を用いた分子操作技術とその応用 (2008)
  • Author(s): 酒井広文
  • Organizer: 「原子構造体・クラスタービームテクノロジー」に関す る先導的研究開発委員会第8回委員会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-05-08
• [Presentation] 高強度レーザー電場のない状況下での分子の配列および配向制御 (2007)
  • Author(s): 峰本 紳一郎, 碁盤 晃久, 酒井 広文
  • Organizer: 日本物理学会 第62回年次大会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-23
• [Book] Electronic and Nuclear Dynamics in Molecular Systems 中の Section 1.10, Chapter2, Chapter4 を Hirofumi Sakai が分担執筆 (2009)
  • Author(s): Yuichi Fujimura, Hirofumi Sakai
  • Publisher: World Scientific(予定, 印刷中)
• [Book] Advances in Multi-Photon Processes and Spectroscopy Vol. 18中のChapter 3 Molecular Manipulation Techniques and Their Applications (2008)
  • Author(s): Hirofumi Sakai
  • Total Pages: 25
  • Publisher: World Scientific
• [Remarks] 気体分子の向きを揃える新手法を開発
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/press/press-2008-13.html