フェムト秒レーザーの時空間波形整形と分子制御への応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14077218
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 神成 文彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40204804)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津田 裕之 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (90327677)
• Keywords: フェムト秒パルスレーザー / 周波数域波形整形 / 分子制御 / 適応制御

Research Abstract

分子制御用の10^<15>W/cm^2以上の高強度光子場の時間波形における位相および振幅特性を所望の特性に整形する手法として,波形整形器を再生増幅器前に設置し,増幅光のパルス波形を測定して整形器を制御する手法を実験において確立した。波形整形器には,新たに周波数域の振幅と位相を整形可能な音響光学フィルタ(AOPDF)を用い,出力波形の計測には,周波数分解光ゲート(FROG)法,および周波数域電界相互相関干渉(TADPOLE)法を用いた。FROGは,その周波数-遅延時間特性を示す2次元画像にすべての振幅-位相特性が含まれることから,この2次元画像におけるターゲット波形とのマッチングをとるように適応制御アルゴリズムを用いて閉ループ制御を行った。一方,TADPOLEでは,直接,周波数位相が得られることから,整形器を数回補正することで整形波の精度を改善した。前者の方法は,増幅器の伝達関数が非線型であっても対応可能である。ただし,FROGがピコ秒を越える時間パルスに対して感度が落ちることが欠点である。また,この適応制御システムが高い精度で構築できたことは,分子制御の際のパフォーマンス自体を指標にした適応制御においても高い精度で波形整形できることを実証したといえる。
一方,この波形整形システムを用いて,実際にエタノール分子の解離性イオン化の際のフラグメンテーションにおけるレーザー波形の高かについて,質量スペクトル計測を行って検討した。その結果,パルス幅を700fs以上に広げることで,dressed状態の反応ポテンシャル面上での核波束の動きをC-C結合解離からC-Oの方に向けることが可能であることがわかった。また,2価イオン生成においても同様の光子場の持続時間が有効に働くことを明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Ohno, T.Tanabe, F.Kannari: "Adaptive pulse shaping of phase and amplitude of an amplified femtosecond pulse laser by direct reference to frequency-resolved optical gating traces"J. Opt. Soc. Am.. 19・11. 2781-2790 (2002)
• [Publications] T.Tanabe, H.Tanabe, Y.Teramura, F.Kannari: "Spatiotemporal measurements based on spatial spectral interferometry for ultrashort optical pulses shaped by Fourier pulse shaper"J. Opt. Soc. Am.. 19・11. 2795-2802 (2002)