Time-resolved measurements of single-shot XFEL pulses using frequency resolved optical gating

• Project/Area Number: 23K04624
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: 富樫 格 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 主幹研究員 (60415239)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 時間分解計測 / X線自由電子レーザー / 周波数分解光ゲート法

Outline of Research at the Start

本研究では、周波数分解光ゲート法(FROG)を応用し、X線自由電子レーザー(XFEL)パルス波形と相互作用する物質の時間変化をシングルショットで同時計測する手法を開発する。FROGは、遅延時間と周波数を変数とする2次元トレースから入力光パルスと光ゲート関数の振幅と位相を求める方法で、XFELパルス波形と、試料の時間応答関数を独立に算出できる。試料の時間応答関数は、レーザー照射による試料の光学定数変化を意味し、試料を構成する原子・電子のダイナミクスを反映したものとなる。プローブ光の空間プロファイルに光学遅延情報を書き込む空間エンコーディングを取り入れることでシングルショット計測が可能となる。