2017 Fiscal Year Annual Research Report
円偏光フェムト秒コヒーレント軟X線の発生と超高速スピンダイナミクスへの展開
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17H01067
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高橋 栄治 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (80360577)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 光紀 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40375168)
菊池 伸明 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80436170)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / スピントロニクス / 高次高調波発生 / コヒーレント軟X線 / アト秒科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画に従い，軟 X 線高次高調波発生に使用する赤外域テラワット級超短パルスレーザー(3 um, 50 mJ, 50 fs, 10 Hz) の開発を行った．
DC-OPA 媒質としてMgO:LiNbO3 結晶を使用し，OPA過程における利得帯域，発生効率等の確認を行った．
レーザーシステムの構成として，フロンエンドには1-kHz のTi:sapphire レーザーを使用し，出力されるコンプレッションパルスをMIR シード光 (3 um) 生成の為のOPA に入射し，差周波発生によりシード光を発生させた．広帯域且つ高効率な波長変換を実現するため，音響光学素子(AOPDF) を用いてMIR シード光に DC-OPAに最適化された分散量を附加した．一方，フロントエンドレーザーから出力されるチャープ光を後段に設置した10-Hz のマルチパス増幅器に入射し 1-J まで増幅を行い，DC-OPA のポンプ光として使用した．パルスコンプレッサーを用いてポンプ光にDC-OPA に最適化したチャープ量と符号を附加し，MgO:LiNbO3の損傷を避けながら投入ポンプエネルギーのスケーリングを行い，最終的に 500 ミリジュールのポンプエネルギーの投入に成功した．500 mJ のポンプ光をDC-OPA に投入することで, 30 mJ 超える 3.3 um パルス(パルス幅 ~ 1 ps) が得られた．出力されたパルスは，CaF2 バルクを用いたパルスコンプレッサーを用いて圧縮を行い，70 fs の中赤外域テラワット級レーザーを実現した．
また高次高調波発生においては，Ne を媒質とした最適化条件の検証実験を行い，発生用セル及び測定系の設計指針について検討を行った．
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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
円偏光フェムト秒コヒーレント軟X線発生に必要不可欠なドライバーレーザー開発に成功し，本年度の大きな目標であった高調波発生実験への目処が立ったことから，研究計画通り順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に従い，開発した中赤外・超短パルスレーザーシステムを用いた，円偏光高次高調波発生研究を行う．
逆回り円偏光パルスを非共軸にて集光距離数メートルのレンズで長尺化ガスセル(媒質:ネオン) へ集光し，申請者によって実証されている高調波の波長スケーリング則に従い発生光子エネルギーを増加させる．これまでの予備実験による変換効率から，軟 X 線域においてナノジュール以上のパルスエネルギーを得ることを目指して，高調波最適化実験を進める．
また高光子エネルギー領域における偏光子実現のため，波動光学モデルによる数値計算を進め，高次高調波光源の偏光状態計測に必要な100 程度の消光比を実現する設計解を複数見出す．
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Research Products
(26 results)
