2019 Fiscal Year Annual Research Report
Attosecond Science in the sub-keV region
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19H05628
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
緑川 克美 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, センター長 (40166070)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / アト秒科学 / レーザー工学 / 超高速光科学 / 非線形光学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は、３μm帯でのサブ2サイクルパルスの発生の準備として、中赤外域におけるシード光の発生とDC-OPAをさらに発展させたDual-Pump型DC-OPAを開発した。フロンエンドでは1kHz 25fs のチタンサファイアレーザーパルスをkrガスセルに集光し、フィラメンテーションにより発生した0.55から0.95μmにわたる広帯域光を圧縮後に，BiBO結晶を用いた差周波発生(DFG)により1.2から;2.2μmにわたる広帯域シード光（サブ２サイクルに相当）を発生させた。この方式では、自己DFGを用いる事により受動的にCEPが安定化される。得られた広帯域シード光は後段に設置されたAOPDFにより DC-OPAに最適化された分散量を付加される。2段のBiBO DC-OPAによって得られたエネルギーは40mJである。一方、1.6μmを中心にチャープ符号の異なるポンプパルスを用いる改良型(Dual Pump)DC-OPAを開発した。これにより増幅帯域が約2倍になりBBOでもサブ2サイクルパルスの増幅が可能となった。
新しい円偏光高次高調波の発生法の開発においては、DC-OPAの波長可変性を活して、2色の同軸逆回り円偏光の基本波による円偏光高次高調波発生法と波長可変レーザーを組み合わせることで、発生する円偏光高次高調波の光子エネルギーを制御し、30 -60 eV域の同一の円偏光状態を保持したままそのスペクトルを連続的に変化させることに成功した。実験では、OPAのポンプ光(800 nm)とシグナル光(1320-1450nm)をそれぞれ逆回りの円偏光にしたものを高次高調波発生に用いた。今回の発生法では、隣り合う次数の位置に左回りと右回りの円偏光高次高調波が発生することが知られており、測定されたスペクトルもその特徴が確認された。
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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
タンサファイアレーザーパルスをkrガスセルに集光し、フィラメンテーションにより発生した0.55から0.95μmにわたる広帯域光を圧縮後に，BiBO結晶を用いた差周波発生(DFG)により1.2から2.2μmにわたる広帯域シード光（サブ２サイクルに相当）を発生させた。この手法は、３μmでも有効である。また、チャープ符号の異なるポンプパルスを用いる改良型(Dual Pump)DC-OPAを開発し、増幅帯域を約2倍することに成功した。この結果、BBOでもサブ2サイクルパルスの増幅が可能となった。一方、新しい円偏光高次高調波の発生法の開発においては、DC-OPAの波長可変性を活して、2色の同軸逆回り円偏光の基本波による円偏光高次高調波発生法と波長可変レーザーを組み合わせることで、発生する円偏光高次高調波の光子エネルギーを制御し、30-60 eV域の同一の円偏光状態を保持したままそのスペクトルを連続的に変化させることに成功した。
以上、新型コロナウイルス感染症の拡大により、当初2019年度末までに納入予定の大型定盤の納入が2020年にずれ込み予定していた円偏光高調波発生のための実験開始が3ヵ月程度おくれたが、これに対処するために、予備実験を既設の定盤のスペースを利用して行い、ほぼ計画どおり進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、フェムト秒で高エネルギーの1.6μm帯レーザーにルーズフォーカス法を短波長域でより吸収の小さいHeガスを用いることにより炭素のK吸収端を含む”水の窓”領域で高エネルギーの高次高調波の発生を試みる。ガスセルは二重構造の差動排気系にパルスバルブを用いることにより、真空チャンバー内へのガスの流出量を軽減する。これによって、これまでの定圧セルにくらべて数倍の高圧動作が可能になり、Heガスにおいても位相整合条件を満たすことができる。さらに、発生した高次高調波を、炭素を含む薄膜ポリマーに照射し、Ｘ線吸収端近傍スペクトルの測定を行い、今後に実験に必要なフォトン数を見積もる。一方、新しい円偏光高次高調波の発生法の開発においては、2019年度に行った円偏光スペクトルの解析を行い、その制御性や短波長化の可能性について検討する。
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