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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Development of advanced plasma soft x-ray laser and next generation nano-processing technology

Research Project

Project/Area Number 21H03750
Research InstitutionNational Institutes for Quantum Science and Technology

Principal Investigator

ヂン タンフン  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主任研究員 (20744808)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長谷川 登  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主幹研究員 (50360409)
錦野 将元  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 本部 経営企画部, 上席研究員 (70370450)
石野 雅彦  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 上席研究員 (80360410)
米谷 佳晃  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主幹研究員 (80399419)
畑 昌育  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主任研究員 (60712429)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsプラズマX線レーザー / ナノ微細加工造形 / 高強度レーザー駆動X線光源
Outline of Annual Research Achievements

【高機能光源開発】高強度駆動レーザーの開発においては,チタンサファイアレーザーの出力を増大させるために,主増幅器の励起光源として波長532nm,繰り返し周波数10Hz,パルス幅~10ns,エネルギー1.6J級のQスイッチYAGレーザーを2ビーム増設した.既存4ビームと合わせて,励起エネルギーは最大7.5Jまで増強可能である。主増幅器は前置増幅の出力にあわせた5パス構成を採用した.10Hzで増幅されたレーザー光は,出力3.2J,エネルギー取り出し効率43%以上達成している.パルス圧縮後,自己相関法を用いて評価したパルス幅は約40fs(FWHM)であり,パルスエネルギーは2J以上に引き上げることができ.また,レーザー出力やビームポインティングなどの安定性を向上させるため、プラットフォームレーザーの専用の二次空調システムを導入し,レーザーブースの温度安定化を行なった.その結果,運転中の温度変化がRMS 0.04~0.07℃まで制御でき,長期安定性が格段に向上した.
プラズマX線レーザーの高度化においては,構築したチタンサファイアレーザーをテープターゲットに照射し,波長18.9nm MoプラズマX線レーザーを繰り返し周波数10Hzで発振させることに成功した.PICシミュレーションを用いて,ターゲット形状によるレーザー生成プラズマの加熱効率の解析を実施した.EUV高次高調波発生においては,高圧圧力制御装置を導入し,圧力とガスジェット長さに対する発生効率の依存性を調べた.
【加工理物モデルの構築】EUV・IRレーザーを用いた2色照射加工の計算モデルの構築を進めている.2色レーザー照射による相乗効果を調べるために,シリコン表面のレーザー加工効率の電子温度依存性に関する第一原理計算を実施した.実験では,EUV高次高調波とIRレーザーを用いた高分子材料への2色照射試験を実施した.

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Ablation study using soft x-ray laser2024

    • Author(s)
      Masahiko Ishino、Katsuhiro Mikami、Thanh-Hung Dinh、Masaharu Nishikino
    • Journal Title

      Photonics Review

      Volume: 2024 Pages: 240202-1~4

    • DOI

      10.11470/photo.240202

    • Open Access
  • [Journal Article] Damage threshold of LiF crystal irradiated by femtosecond hard XFEL pulse sequence2023

    • Author(s)
      Makarov Sergey、Grigoryev Sergey、Inogamov Nail、Filippov Evgeny、Pikuz Tatiana、Ozaki Norimasa、Ishino Masahiko、Nishikino Masaharu、Dinh Thanh-Hung、Kawachi Tetsuya、...、Pikuz Sergey
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 31 Pages: 26383~26397

    • DOI

      10.1364/OE.486868

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spectral Shift and Split of Harmonic Lines in Propagation Affected High Harmonic Generation in a Long-Interaction Gas Tube2023

    • Author(s)
      Seres Jozsef、Seres Enikoe、Serrat Carles、Dinh Thanh-Hung、Hasegawa Noboru、Ishino Masahiko、Nishikino Masaharu、Namba Shinichi
    • Journal Title

      Atoms

      Volume: 11 Pages: 150-1~10

    • DOI

      10.3390/atoms11120150

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sub-nanometer scale depth patterning on sapphire crystal by femtosecond soft x-ray laser pulse irradiation2023

    • Author(s)
      Mikami Katsuhiro、Ishino Masahiko、Motoyama Hiroto、Dinh Thanh-Hung、Yokomae Shunya、Yamaguchi Gota、Egawa Satoru、Sakaue Kazuyuki、Mimura Hidekazu、Higashiguchi Takeshi、Kubota Yuya、Owada Shigeki、Iwasaki Atsushi、Inubushi Yuichi、Nishikino Masaharu
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 48 Pages: 5041~5044

    • DOI

      10.1364/ol.501589

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Induction heating for desorption of surface contamination for high-repetition laser-driven carbon-ion acceleration2023

    • Author(s)
      Kojima Sadaoki、Miyatake Tatsuhiko、Sakaki Hironao、Kuroki Hiroyoshi、Shimizu Yusuke、Harada Hisanori、Inoue Norihiro、Dinh Thanh-Hung、Hata Masayasu、Hasegawa Noboru、Mori Michiaki、Ishino Masahiko、Nishiuchi Mamiko、Kondo Kotaro、Nishikino Masaharu、Kando Masaki、Shirai Toshiyuki、Kondo Kiminori
    • Journal Title

      Matter and Radiation at Extremes

      Volume: 8 Pages: 054002-1~7

    • DOI

      10.1063/5.0153578

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Ultrafast laser-driven extreme-ultraviolet sources for applications to advanced nanolithography2024

    • Author(s)
      Thanh-Hung Dinh, Shinichi Namba, Hiroki Yamamoto, Noboru Hasegawa, Masahiko Ishino, Masaharu Nishikino
    • Organizer
      The 13th Advanced Lasers and Photon Sources
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Soft X-Ray Laser Ablation Toward to Nanometer-Scale Depth Surface Patterning2024

    • Author(s)
      Ishino Masahiko
    • Organizer
      The 13th Advanced Lasers and Photon Sources
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Challenge of Using Ultrafast Short-wavelength Lasers in Advanced Nano-processing2024

    • Author(s)
      Thanh-Hung Dinh
    • Organizer
      SACLA Users’ Meeting 2024
  • [Presentation] Development of a compact 100-TW-class laser for energetic quantum beam generation toward practical applications2023

    • Author(s)
      Thanh-Hung Dinh
    • Organizer
      The 18th International Conference on X-Ray Lasers
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Soft x-ray laser ablation study and development of coherent x-ray sources for surface processing2023

    • Author(s)
      Ishino Masahiko, Thanh-Hung Dinh
    • Organizer
      The 18th International Conference on X-Ray Lasers
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Study on initial process of femtosecond soft x-ray laser ablation2023

    • Author(s)
      Thanh-Hung Dinh, Masahiko Ishino, Noboru Hasegawa, Yoshiteru Yonetani, Masayasu Hata, Masaharu Nishikino
    • Organizer
      The 12th Asia-Pacific Laser Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Estimation of laser parameters for generating enough number of energetic heavy ions for applying as the injector of the next generation heavy ion synchrotron accelerator2023

    • Author(s)
      Hata Masayasu, Kojima Sadaoki, Miyatake Tatsuhiko, Dinh Thanh-Hung, Kondo Kotaro, Hasegawa Noboru, Ishino Masahiko, Mori Michiaki, Sakaki Hironao, Nishiuchi Mamiko, Kon Akira, Nishikino Masaharu, Kando Masaki, Shirai Toshiyuki, Kondo Kiminori
    • Organizer
      7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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