2018 Fiscal Year Annual Research Report
All optical measurement of attosecond pulses and laser plasma dynamics using liquid-sheet jets
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17H02802
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
板倉 隆二 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) (80334241)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 液膜ジェット / レーザープラズマ / 時間分解反射分光 / 周波数分解光ゲート法 / アト秒パルス計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度の研究業績は以下のようにまとめられる。
１．液膜ジェットを使ったプラズマミラー時間分解反射計測により、紫外パルスの波形計測に成功した。さらに、石英基板を用いた自己回折周波数分解光ゲート法による波形計測結果と比較を行い、液膜ジェット上に生成したプラズマミラーによる計測結果の妥当性を示した。
２．水のプラズマ生成ダイナミクスを明らかにするため、紫外パルスの時間分解反射スペクトルの解析を行った。Drudeモデルに基づいた紫外パルスの伝搬について、有限差分時間領域（FDTD）法や簡易なモデルによる数値シミュレーションを行い、観測された時間依存反射係数（振幅と位相）を定性的に説明することに成功した。１．の結果と合わせて、レーザー学会および応用物理学会にて口頭発表を行った。
３．Siのアブレーションによる反射率変化を用いた真空紫外パルス波形計測を実証し、ピコ秒オーダーの反射率減衰にも関わらず、サブ20フェムト秒のパルス幅の測定をできることがわかった。本成果は応用物理学会にて口頭発表を行った。
４．高調波発生ビームライン、デレイラインチャンバー、液膜用チャンバーの差動排気システムの設計・製作、およびEUV 領域の分光器の設計・製作を行った。また、高調波発生のサブ１０フェムト秒ドライバーレーザーとして、光パラメトリックチャープパルス増幅によるパルス発生のバックアップとして、中空ファイバーを用いたパルス圧縮のシステムを構築した。
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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
大気中において液膜ジェット生成装置を構築し、正常に動作することを確認した。さらに、液膜ジェット表面上にプラズマを生成させ、紫外パルスの時間分解反射分光測定を行い、パルス波形が計測できることが実証できた。液膜ジェット上に生成するプラズマミラーを使って、周波数分解光ゲート法に適用できる品質の時間分解反射スペクトルを測定できるかどうかという本研究において最重要、かつ、これまで誰からも報告のない難関を突破できた。
次の段階として、調べるパルスの波長を真空紫外とする最終段階へと進む。これまで、大気中での液膜上プラズマミラーの試験と並行して、液膜ジェット用チャンバーと高調波発生ビームラインを設計、製作を進めてきた。差動排気を多重に駆使する設計や希ガスなどでパージできるデザインとして、最終年度に真空紫外パルスを用いた計測を行う準備が整っている状況である。
また、アト秒高調波発生に向けたドライバーレーザーの短パルス化については、OPCPA の構築に遅れがでているが、第2案として考えていたチタンサファイアレーザーの出力をAr 封入された中空ファイバーに入力することによって広帯域化し、チャープミラーでパルス圧縮することができており、ドライバーレーザーの準備も整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１. 多重差動排気を備えた高調波ビームライン、デレイラインチャンバー、液膜用チャンバー、分光器の統合を行う。液膜チャンバーについては、まず、希ガスパージ環境下で動作させ窓あり領域の真空紫外パルスについて実験を行う。
２. 次数ごとにスペクトルが分離した高次高調波発生による真空紫外パルスを用いて液膜上のプラズマからの時間分解反射分光を行う。
３. 反射パルスの帯域が広くなればなるほど、反射率の波長依存性の影響が大きくなる。これまでは、波長依存性を考慮せずに周波数分解光ゲート解析を進めてきたが、波長依存性がどのように現れるか実験的、理論的に検討し、解析に取り込む方法を考案する。
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