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2014 Fiscal Year Annual Research Report

ギガワット級単一アト秒パルス光源の開発と軟X線非線形光学実験への応用

Research Project

Project/Area Number 25286074
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

高橋 栄治  独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (80360577)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords応用光学・量子光工学 / 原子・分子物理
Outline of Annual Research Achievements

研究計画に従い,二波長レーザーシステムの増幅段の構築を行った.レーザーシステムのフロントエンドに 1kHz の高繰り返しレーザーを用い,シード OPA の発生を行った.得られたシード光に音響光学素子を用いて任意の分散を与えパルス幅を伸張し,後段において 10 Hz レーザーからの高エネルギーポンプ光 (100 mJ) との OPA 増幅を行った.結果,シグナル+アイドラーで 30 mJ の OPA 出力を得ることに成功した(変換効率 ~ 40 %).さらにシグナル光 (1.4 um) をプリズムコンプレッサーによりパルス圧縮を行い,27 fs のパルス幅を得ることに成功した.これら得られた OPA スペックは研究目的で示した目標値をクリアーしており,高強度二波長レーザーシステムの開発におおよその目処がついた.
アト秒パルスの非線形光学実験において,装置を構成する多層膜ミラー群によって使用できる高調波波長が制限されるという問題があった.そこで外部民間会社と共同研究を行い,XUV から軟 X 線域において連続的に反射波長をコントロールできる多層膜ミラーの開発を行った.高次高調波ビームを用いた原理実証実験にも成功しており,得られた結果を用いて特許出願を行った(出願番号:PCT/JP2014/57341,発明名称:多層膜反射鏡、分光装置、および高次高調波の分光方法).
高強度アト秒パルス・ビームラインの整備をおこない軟 X 線領域における非線形光学実験準備を進めた.また円偏光を用いた新たな赤外二波長ゲーティング法の開発を行い,極端紫外域において連続高調波スペクトルを得ることに成功した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通りに二波長レーザーシステムの開発が進んでいるだけでなく,関連成果による特許出願,新しい高強度アト秒パルス発生法の実証といった研究計画で予定した以上の成果が得られている点を鑑みて,おおむね順調な進捗であると考える.

Strategy for Future Research Activity

二波長レーザーシステムの整備を続けると共に,発生する高強度アト秒パルスの出力安定度を向上するため,低繰り返しレーザーにおける搬送波崩落線位相の制御法を検討する.また光子エネルギー 100 eV 近傍における高次高調波発生実験を行う.アト秒非線形光学実験に向けて, He 原子における非逐次三光子吸収過程の計算機シミュレーションを行う.

Causes of Carryover

科研費で光学チョッパー,ディスクリミネーター,MCP を購入予定だったが,他の計画で使用した機器を使用することで使用経費を抑えた

Expenditure Plan for Carryover Budget

二波長合成レーザー場の外部振動に対する安定度を改善するための空気バネ搭載・大型光学テーブルを導入する際の予算として使用予定

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Nonlinear attosecond metrology by intense isolated attosecond pulses2015

    • Author(s)
      E. J. Takahashi, P. Lan, O. D. Muecke, Y. Nabekawa, K. Midorikawa
    • Journal Title

      IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics

      Volume: 21 Pages: in press

    • DOI

      doi: 10.1109/JSTQE.2015.2405899

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 水の窓領域におけるフルコヒーレント光の発生2014

    • Author(s)
      高橋栄治,緑川克美
    • Journal Title

      O plus E

      Volume: 36 Pages: 266

  • [Presentation] 単一アト秒パルス用回折限界集光システムの開発2015

    • Author(s)
      澤田 和寛、森 哲、田丸 裕基、豊田 光紀、高橋 栄治、神成 文彦、須田 亮、緑川 克美、柳原 美廣
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [Presentation] EUV用極限集光システムに向けた高反射多層膜鏡の製作2015

    • Author(s)
      田丸 裕基、澤田 和寛、森 哲、豊田 光紀、高橋 栄治、神成 文彦、須田 亮、緑川 克美、柳原 美廣
    • Organizer
      第15回レーザー学会東京支部研究会
    • Place of Presentation
      東海大学 高輪キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-05
  • [Presentation] 二波長合成レーザー場を用いた単一アト秒パルスの高出力化2015

    • Author(s)
      高橋栄治
    • Organizer
      第6回超高速光エレクトロニクス研究会
    • Place of Presentation
      柏市
    • Year and Date
      2015-01-16 – 2015-01-16
    • Invited
  • [Presentation] ギガワット級単一アト秒パルスの発生2015

    • Author(s)
      高橋 栄治,Pengfei Lan,緑川 克美
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第35回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学 高輪キャンパス
    • Year and Date
      2015-01-12 – 2015-01-12
    • Invited
  • [Presentation] 高出力アト秒パルス光源の現状と今後2014

    • Author(s)
      高橋 栄治
    • Organizer
      レーザー学会第469回研究会
    • Place of Presentation
      福島県
    • Year and Date
      2014-12-05 – 2014-12-05
    • Invited
  • [Presentation] Generation of high-power isolated attosecond pulses by an infrared two-color gating2014

    • Author(s)
      Eiji J. Takahashi
    • Organizer
      Frontiers in Optics (FiO) /Laser Science (LS) 2014 conference
    • Place of Presentation
      Tucson, USA
    • Year and Date
      2014-10-20 – 2014-10-23
    • Invited
  • [Presentation] Infrared double optical gating for generating submicrojoule isolated attosecond pulses2014

    • Author(s)
      Eiji J. Takahashi, Pengfei Lan, and katsumi Midorikawa
    • Organizer
      19th International Conference on Ultrafast Phenomena
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-11
  • [Presentation] Dispersion-free monochromator for selecting a single high-order harmonic beam2014

    • Author(s)
      Eiji J. Takahashi, Masatoshi Hatayama, Satoshi Ichimaru, Katsumi Midorikawa
    • Organizer
      CLEO2004
    • Place of Presentation
      San Jose, USA
    • Year and Date
      2014-06-08 – 2014-06-12

URL: 

Published: 2016-06-01  

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