2013 Fiscal Year Annual Research Report
１ｋｅＶ領域での高次高調波発生とアト秒軟Ｘ線分光への展開
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23226003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
板谷 治郎 東京大学, 物性研究所, 准教授 (50321724)
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| Project Period (FY) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / 光・量子ビーム / アト秒光科学 / 光源技術 / 超精密計測 / 原子・分子物理 / 高性能レーザー / テラヘルツ/赤外材料・素子 |
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| Research Abstract |
光パラメトリックチャープパルス増幅法に基づく高強度赤外レーザーの運用を開始し、コヒーレント軟X線パルス発生実験と、高強度レーザー場での原子のイオン化に関する実験を行った。前者に関しては、「水の窓」領域の軟X線スペクトルがターゲットガスの圧力によって変化する様子を観測し、プラズマ発生に伴う高強度極短パルスの電場波形の変化として理解できることを示した。また、得られた軟X線スペクトルの位相依存性を量子シミュレーションと比較することにより、アト秒オーダーの軟X線パルスが得られていることが示された。これは、アト秒光科学を極紫外から軟X線領域へと拡大する上での大きなマイルストーンである。後者に関しては、トンネルイオン化に伴って発生する光電子が強い光電場で加速され、発生源のイオンで弾性散乱された後に再び加速されるという興味深い現象を見いだした。いずれの実験も、キャリアエンベロープ位相の制御されたサブ２サイクルの赤外極短パルスによって初めて観測された成果である。
上記の研究活動と並行して、高次高調波を用いた物性実験を物性研究者と協力して行った。グラフェン中の光キャリアの緩和過程や二酸化バナジウムの光誘起相転移を時間分解光電子分光や、強磁性体の極紫外共鳴吸収分光に着手した。また、今後の光源のアップグレードのために、高効率かつ大型の透過型回折格子を開発し、その特性評価を行った。広帯域かつ高い回折効率が得られたことから、高強度赤外レーザーの高出力化についての明確な道筋が得られた。コヒーレント軟X線パルスの波長域を「水の窓」よりさらに短波長域へ拡大するために、中赤外域での高強度超短パルス光源の開発にも着手し、プロトタイプ光源において１０マイクロジュールの出力を達成し、中赤外光源の原理実証にも成功した。
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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
高強度赤外パラメトリック増幅光源の開発と応用はおおむね計画通りに進捗しており、炭素のK吸収端付近でアト秒軟X線パルスが実際に発生し得ていることを強く示唆する結果が得られた。この成果は、アト秒光科学を極紫外から軟X線に展開するための大きなマイルストーンである。それに加えて、さらなる高出力化を可能にする新規光学素子の開発や、中赤外プロトタイプ光源の開発に成功した。極紫外から軟X線領域の超短パルスを用いた物性実験も順調に展開している。
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| Strategy for Future Research Activity |
高強度赤外パラメトリック増幅光源に関しては、これまでの開発成果を踏まえてさらなる高出力化を進める。これにより、高次高調波のフォトンフラックスを増大し、いよいよアト秒領域の計測技術の開発に着手する。また、高強度中赤外光源をフルスケールで開発し、高次高調波を光子エネルギー1keVまで拡大させる。物性応用としては、超高速軟X線光電子分光および超高速軟X線吸収分光のためのビームラインの整備を行い、超短パルス軟X線を用いた超高速軟X線分光に挑戦する。
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[Journal Article] Wavefront analysis of high-efficiency, large-scale, thin transmissioin gratings2014
Author(s)
Chun Zhou, Takashi Seki, Tsuyoshi Kitamura, Yoshiyuki Kuramoto, Takashi Sukegawa, Nobuhisa Ishii, Teruto Kanai, Jiro Itatani, Yohei Kobayashi, and Shuntaro Watanabe
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Journal Title
Optics Express
Volume: 22
Pages: 5995-6008
DOI
Peer Reviewed
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