Demonstration of single-shot soft x-ray attosecond spectroscopy

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01850
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Takahashi Eiji 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, チームリーダー (80360577)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 軟X線分光 / 超短パルスレーザー / アト秒光科学 / 量子エレクトロニクス

Outline of Final Research Achievements

We aimed to achieve single-shot soft x-ray attosecond spectroscopy by developing a few-cycle laser system and conducting research on coherent soft x-ray generation. The developed laser system achieved world-leading performance with an output of 100 mJ, peak power of 10 TW, and pulse duration of 10 fs. Using this mid-infrared laser, we performed experiments on soft x-ray high-order harmonic generation, measuring the spectrum's carrier-envelope phase (CEP) dependence and confirming the spectral structure known as the half-cycle cutoff. Furthermore, adopting a loose focusing geometry, we achieved an intense attosecond soft x-ray harmonic.

Free Research Field

レーザー工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究から得られた成果より，シングルショットでの超高速軟 X 線分光計測の実現に目処がたった．結果，従来の放射光軟 X 線分光で取り扱う事が難しかった，フェムト秒以下の動的ダイナミクス，非可逆的な現象，ショット数が制限される測定を実施する事が可能となる．特に軟 X 線プローブ光の時間分解能がフェムト秒域にまで向上した事により，物質の化学結合状態，電子構造，バンド構造，磁気構造等の情報を高い時間分解能で理解することが可能になることから，関連する分野に大きな波及効果をもたらすと期待できる．