2018 Fiscal Year Annual Research Report
Research on coherent hard x-ray optics
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16H02118
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
米田 仁紀 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (00210790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北村 光 京都大学, 理学研究科, 助教 (60335297)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | X線レーザー / ブラッグ回折 / 定在波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、X線自由電子レーザー励起レーザーの研究を中心に、その強い相互作用を利用したX線コヒーレントフォトニクスの研究を行ってきた。その中で、Bragg回折を利用した定在波型レーザーと自由束縛準位を利用した銅の1s-4p遷移レーザーが、特徴のある成果として出てきて来た。そこで、昨年度は、この２つについて詳細な実験を行うとともに、媒質内で動力学を理解するために物理モデルの構築を集中的に行った。
これらのモデリングで重要なのは、XFELによりCuの1s電子を励起し、内殻に空孔ができた状態で、その原子の特性を把握し、そこに強い共鳴光が来た場合の物質とX線のコヒーレント相互作用がどう起こるかを知ることである。しかし、固体のような高密度状態でバンド構造も残っている状態での1s電子励起状態を解くのは難しい。そのため、クラスタを利用し、そこにコヒーレント場が作用する状態と、実験的に得らえた利得係数などからマクロな光学定数をもとめ、それを基に定在波の生成条件を行えるものを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ハードX線レーザーの開発において、もっとも大きな挑戦は、共振器型レーザーが可能かどうかであった。そこでのBragg回折を利用することで定在波条件を生成させ、共振器型ハードX線レーザーを提案し、それを実験的に示してきた。実験的なパラメータを使った計算機シュミレーションでは、定在波生成が利得がない状態でおきること、さらに利得が付加された場合は、時間-空間領域で数fs-数μmの狭い領域が光速で物質内に伝播しながら定在波生成が長い距離にわたって達成されていることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
物理モデルが精度を上げられてきたために、定在波生成に最適な条件がクリアになってきた。現在の５水和硫酸銅結晶は、原理実証としては優れているが、実応用を考える上では現状のXFELの集光強度では利得が低すぎる。そのため、試料の密度をあげるか、種光の生成部と増幅部を分離させるかの手法が考えられる。物理モデルのさらなる高精度化を目指すとともに、定在波型ハードX線レーザーの高性能化を目指す。
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