高繰り返しＸ線レーザーの開発と応用研究

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16F16019
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• Principal Investigator: 錦野 将元 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, グループリーダー(定常) (70370450)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): DINH THANH HUNG 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Keywords: 軟X線レーザー / プラズマ / アブレーション

Outline of Annual Research Achievements

超短パルスレーザーと物質の相互作用による高温高密度プラズマをレーザー媒質として用いることで、波長数十nmの領域でピコ秒程度の超短パルスかつコヒーレントな軟X線ビームの生成が可能であり、高空間・高時間分解計測用のプローブ光源や超微細構造加工用のドライバーとして基礎研究から産業応用を目指した開発が行われている。本研究では産業応用への展開を目指し、プラズマを励起するための高繰り返し・高出力・高機能レーザーを開発することで、これまでにないシングルショットによる計測が可能な10Hz高繰り返し高コヒーレント軟X線レーザーやX線光源を開発し、そのX線レーザーを用いたナノスケール微細加工やナノスケール計測に関しての応用展開を目指す。
平成29年度は、前年度に高出力化・高機能化を実施したTi:Sapphireレーザーやプリパルス生成用YAGレーザーを用いて10Hz繰り返しX線レーザー発生実験を行った。モリブデンをターゲットとした波長18.9nmのX線レーザーに関して発振最適化実験を行い、国内で初めて斜入射励起方式により10Hz繰り返しX線レーザーの発振実験に成功した。また、応用研究としてコヒーレントX線自由電子レーザーを用いたアブレーション実験を行い、SiやSiN等のSi系材料のアブレーションについて実験を行い、アブレーション閾値近傍でのナノ微細構造の生成やアブレーション閾値の評価を実施し、国際共同研究によるシミュレーションによるアブレーション閾値との評価を行い、シミュレーションで評価されるアブレーション閾値と実験による閾値が非常に近いということが確認できた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Academy of Science of Czech Republic(チェコ)
  • Country Name: CZECH
  • Counterpart Institution: Academy of Science of Czech Republic
• [Int'l Joint Research] Universitat Politecnica de Catalunya(Spain)
  • Country Name: Spain
  • Counterpart Institution: Universitat Politecnica de Catalunya
• [Journal Article] Characteristics of laser produced plasmas of hafnium and tantalum in the 1-7 nm region (2017)
  • Author(s): B. Li, T. Otsuka, E. Sokell, P. Dunne, G. O’Sullivan, H. Hara, G. Arai, T. Tamura, Y. Ono, T.-H. Dinh, and T. Higashiguchi
  • Journal Title: The European Physical Journal D Volume: 71 Pages: 287-1-9
  • DOI: 10.1140/epjd/e2017-70830-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Study on silicon ablation using femtosecond extreme ultraviolet laser (2018)
  • Author(s): T.-H. Dinh，N. Medvedev，M. Ishino，N. Hasegawa，A. Kon，Y. Inubushi，S. Ohwada，M. Nishikino
  • Organizer: The 38th Annual Meeting of The Laser Society of Japan
• [Presentation] Highly coherent lab-scale soft x-ray laser using multistage amplifier (2017)
  • Author(s): T.-H. Dinh, N. Hasegawa, M. Kishimoto, S. Namba, J. Seres, M. Nishikino, and T. Kawachi
  • Organizer: SPIE Optics + Optoelectronics, X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Calibration of a calorimeter for high power soft x-ray lasers (2017)
  • Author(s): T.-H. Dinh, M. Nishikino, M. Ishino, T. Hatano, T. Tamura, T. Ogura, H. Hara, K. Sakaue, S. Ichimaru, Y. Inubushi, A. Kon, S. Ohwada, H. Kinoshita, N. Hasegawa, T. Higashiguchi, H. Washio
  • Organizer: The 78th JSAP Autumn Meeting