2017 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of intense isolated attosecond pulses and their application to attosecond electron dynamics measurement
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26220606
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
緑川 克美 国立研究開発法人理化学研究所, 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29年度は、3波長システムを構築し,これを希ガスセルに集光し、連続スペクトルの発生を確認した。基本となる高エネルギーチタンサファイアレーザーのCEPの安定化については、CEPの揺らぎを850mradから650mradに改善することに成功した。また、長時間の安定性も大きく向上した。開発した高エネルギー3波長レーザーシステムは、パルス幅25fsで100mJクラスエネルギーを有するチタンサファイアレーザーとその一部を励起光とするOPAから生成されたシグナル光1350nmとアドラー光1900nmで構成される。3つパルスのタイミングジッターは、アト秒の時間精度を有するBOC法を用いて制御した。本レーザーシステムは繰り返し周波数が10 Hzである為，光パルスをタイミングジッター制御の信号として使用した場合，フィードバック帯域が数Hzに制限されるという問題がある。このため，3色レーザー合成電場生成の為の光学系にHeNeレーザーを共軸に伝搬させて，その空間干渉信号により動的フィードバック制御を行うとともに，BOCを用いて同期精度を評価した。一方、1600 nm光の高出力化においては、我々が独自に開発してきた DCOPAを用いて100mJクラスの高エネルギーまで増幅し、これを長尺ガスセルに緩やかに集光しsub-keV領域の高次高調波発生を行った。
一方、リング型共振器を用いた新しい超高繰り返しアト秒パルス光源を開発においては、当初のマルチユーザー装置の概念を実証するために、共振器内に高次高調波発生のためのポートを2箇所設置し、集光光学系と希ガスジェットならびに高調波取り出しのための石英基板を配置した。各ポートにはArおよびNeガスを供給し、複数ポートでの同時発生を行った。
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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
当初の計画どおり、単一アト秒パルスの高出力化および安定においては3波長励起レーザーシステムの開発が順調に進み、高出力の単一アト秒パルスを示唆する連続スペクトルの発生を確認した。一方、励起用の長波長―ザーの開発により、sub-keV領域での高次高調波発生の見通しが得られた。MHz級高繰り返しアト秒パルス光源の研究においては、当初の計画どおり複数ポートでの高次高調波の同時発生を観測した。これは、レーザー共振器内での高次高調波発生の世界初の成功である。
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| Strategy for Future Research Activity |
CEP安定化された高エネルギーチタンサファイアレーザーとOPAからの赤外光（シグナルおよびアイドラー光）を位相および同期タイミングの長期安定化を行い、高エネルギー３波長励起システムとして動作し単一アト秒パルスの発生とその計測法を確立する。また、MHz級高繰り返しシステムでは、高出力化ならびに効率の改善に向けて圧力の最適化等と行うと同時に、複数ポートでの長期安定化を行う。
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