2020 Fiscal Year Annual Research Report
アト秒位相分解波動関数イメージング法による新規な量子選択性の研究
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18H03903
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
新倉 弘倫 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10500598)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アト秒物理 / 高次高調波 / 極端紫外光 / 高強度レーザー / 波動関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)高強度赤外レーザーパルスと極端紫外アト秒パルス（高次高調波）によるヘリウム原子のイオン化過程についての研究。昨年に発表したネオンによる研究結果では、アト秒パルスと組み合わされた赤外パルスによるエネルギー準位のカップリングが重要な役割を果たしていることが示唆された。そこで次に、ヘリウム原子からのアト秒パルスと高強度レーザーパルスによるイオン化過程がどのように波長や強度に対して依存するのかについて研究を行った。その結果、高強度レーザー電場の強度が強くなるにしたがって、イオン化により放出される電子の角運動量が変化することがわかり、また時間依存のシュレーディンガー方程式を用いた計算結果とも比較しうる結果を得た。本研究結果は、研究代表者を最終著者・責任著者として、J.Phys.B誌に掲載された。
(2)OPA増幅装置の作成。本研究課題において増幅させた中心波長790nmのチタンサファイアレーザー(MAX ～8mJ/pulse, 1KHz, 35fs)のパルスを用いたオプティカルパラメトリック増幅（OPA）装置の作成を行った。まずレーザーパルス（基本波）を二つにわけ、1.64 mJ/pulse を既設のOPA増幅装置(TOPAS-C)に導入し、signal 光（1200nm - 1550nm）とidler 光（2300nm - 1650nm）を発生させた。ここで、signal光とidler光をあわせて0.65mJ/pulse程度がえられ、変換効率は約40%となった。次に、OPAにより発生させたパルスと、分岐させた基本波(5.2mJ/pulse)を増幅するための結晶に同時に入射し、2.6mJ/pulseの出力を得た。フィルターや光学系を調整することにより、最大ではsignal光とidler光をあわせて2.88mJ/pulseの出力が発生することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度、本研究課題の主要な目的の一つである、ネオン原子からの赤外パルスとアト秒高次高調波によるイオン化過程において、磁気量子数が選択できる物理的要因とその機構を明らかにした。さらにその位相差測定についても現在、進行中である。そのため進んでいると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度も引き続き、コロナ下ではあるが、以下の方針で研究を行う予定である。(1)測定される光電子の波長に対する位相差は、アト秒パルス自体の持つチャープや測定試料（原子や分子など）自体のポテンシャルからくる性質など、複数の物理的要因から成り立っている。これらの要因をわけて測定するための方法を開発し、その測定と解析を行う。(2)これまでの測定とは異なるエネルギー準位や試料について、同様に高強度レーザー電場やアト秒パルスの強度や波長によりどのようにイオン化過程が異なるのか、また光電子の位相差がどのように変化するのかなどの測定と解析を行う。これらにより、網羅的に位相分布がどのようになっているのかについてのマッピングを行う。(3)増幅させたOPAの変換効率の改善。光学系の反射率や厚さを最適化し、変換効率を増大させる。作成したパルスを用いてアト秒高次高調波を発生し、どの程度まで短い波長が発生できているのかを確認する。またイオン化を行い、興味深い現象を探る。
コロナ対応で実験室に入れない期間が続く場合は、理論的な解析を行う。またそのために、実験が可能なときは実験を精力的に行う。
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