Research on coherent hard x-ray optics

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H02118
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Optical engineering, Photon science
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Yoneda Hitoki 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (00210790)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 光 京都大学, 理学研究科, 助教 (60335297)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: X線レーザー / 内殻電子励起 / ハードX線フォトニクス / 高強度X線場

Outline of Final Research Achievements

The fundamental research was to extend a new photonics research called hard X-ray coherent optics to the wavelength range of one angstrom. Particularly, in hard X-ray atomic level lasers excited by X-ray free electron lasers, we are conducting research and development on the interaction of coherent light that resonates with the atomic transition and the control method of laser oscillation. Among several topics we have achieved, there are remarkable observations to mention below. First, the observation of spectral fringes in the frequency region are observed clearly. It has characteristics that are considered to be Rabi oscillations in the hard X-ray region. The Second, the demonstration of a standing wave laser using a Bragg crystal. I think that they have taken the first step in the development of coherent photonics in the new hard X-ray region.

Free Research Field

レーザー科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人体をも透過可能でBeなどの金属では数mmの厚みもすり抜け、大気伝播も可能なハードX線の領域で、コヒーレント性の優れたレーザー光の発生やそれを用いた新しい計測、制御を目的とした研究を行っている。この領域では、波長が１オングストロームと可視域のレーザーに比べ数千倍短く、その分、通常の空間分解能としては原子一個分以上のものが容易に得られ、また、物質透過性も強いことから、内部の化学結合状態の変化も計測できるようになると期待されている。本研究では、以下に制御されたレーザー光を発生させるかに主眼点が置かれたが、可視～赤外域でのレーザー技術と同様なものが、原理実証的ではあるが達成できた。