2014 Fiscal Year Annual Research Report
単一アト秒パルスの高出力化によるアト秒電子ダイナミクス計測の確立
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26220606
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
緑川 克美 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 領域長 (40166070)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子エレクトロニクス / レーザー工学 / アト秒科学 / 非線形光学 / 超高速光科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度は、我々の考案した赤外パルスを用いた2波長励起法による高強度単一アト秒パルスの短波長化ならびに短パルス化を行い、本手法のスケーリング則が正しく機能すること実証した。
具体的には、これまでの励起エネルギーを約2倍に高出力化しメインパルスとアシストパルスで各々約20mJと4mJに増強するとともに、高次高調波発生の媒質をXeからArに変えて、発生した高次高調波スペクトルを観測した。その結果、中心波長が約41 nm (30 eV)から26 nm (48 eV)にシフトするとともに、約35～50 eVにおいて単一アト秒パルスの発生を裏付ける連続光スペクトルが得られた。スペクトル幅ならびに検出系の感度から見積もれたパルス幅および出力エネルギーは、ぞれぞれ300 as と0.5 μJである。また、Neを媒質とした場合は、中心波長11 nmにおいて200 asに相当する連続スペクトルが観測された。これら結果から、我々の開発して赤外2波長励起方式においては、当初予想したような波長およびエネルギーのスケーリング則が成り立つことが明らかになった。
一方、MHz級高繰り返しアト秒パルス光源の研究においては、励起光の短パルス化の可能性を調べるため、これまでのYb:YAG結晶に変えてより広い利得帯域を有するYb:Lu2O3セラミックの試験を行った。その結果、78 MHzの繰り返しでパルス幅135 fsの安定なモード同期動作を達成した。このときの出力は1.8 Wで効率21%であった。今後、より均質で大口径のYb:Lu2O3セラミックが作成されることを期待したい。
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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
当初の計画通り、2波長励起法による高強度単一アト秒パルスの短波長化ならびに短パルス化を行い、本手法のスケーリング則が正しく機能すること実証した。また、MHz級高繰り返しアト秒パルス光源の研究においては、Yb:Lu2O3セラミックを用いて78 MHzの繰り返しでパルス幅135 fsの安定なモード同期動作を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、当初の予定どおり、2波長励起法による高強度単一アト秒パルスの発生においては、励起光源の更なる高出力化を目的としてデュアルチャープパルス増幅による赤外光増強を行う。また、MHz級高繰り返しアト秒パルス光源の研究においては、リング共振器内での高次高調波の効率的な取り出し手法を検討する。
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