超広帯域サブ20フェムト秒深紫外パルス光の間接位相制御と量子状態制御への応用

• 研究課題/領域番号: 16686006
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 鍋川 康夫 独立行政法人理化学研究所, 緑川レーザー物理工学研究室, 先任研究員 (90344051)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2006年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2005年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2004年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 深紫外 / フェムト秒パルス / 位相制御 / 位相整合 / 分散

研究概要

昨年度までの研究に於いて既に以下の様な結果を得ている。1.サブ20fsの超短パルスに必要なスペクトル帯域幅を深紫外領域で確保するための広帯域和周波混合の実証、及び、これに伴う高次角度分散の補償。2.角度分散補償を行った深紫外パルス光のチャープの測定と、その補償。チャープによって約3psに伸びていたパルス幅を約170fsまで圧縮した。3.基本波レーザー光の位相移行による、パルス幅の圧縮と制御。不要なスペクトル位相の歪みを基本波の位相制御によって取り除く事により、ほぼフーリエ限界に近い20fsの超短パルス深紫外光を得た。さらに基本波の位相に変調をかける事によって、深紫外光に変調をかけられる事も実証した。
本年度は、Xeの異なる2光子遷移準位すべてを含む様な、深紫外域にスペクトル幅をひろげるために、基本波光を発生するレーザーシステムの改良を行った。また、それと同時にさらに短波長域である、真空紫外~極端紫外光への位相制御を視野にいれて、これらの波長域の超短パルス光の光パルス特性の計測についての研究も行った。レーザーシステムについては、増幅器に用いる光学素子の開発を行った。チタンサファイアレーザーの利得狭窄化を補償する為の多層膜部分反射鏡を試作し、これによりQ-スイッチ動作出力で710nm~930nmに渡るスペクトル幅のパルス光を得た。真空紫外~極端紫外光のパルス光については、チタンサファイアレーザーをXeに集光して得られる高次高調波に対して、自己相関に基づく測定を行い、これによってパルス幅を決定する事に成功した。この計測は、2光子超閾イオン化を利用した、異なる次数の高調波間の位相差の決定という点で、特徴がある。また、2次の自己相関波形に重畳された電場干渉の縞の対称性を観測する事によって、高次高調波に固有の電場対称性を直接的に証明した。

研究成果

• [雑誌論文] アト秒パルス列の計測 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鍋川康夫, 緑川克美
  • 雑誌名: 応用物理 76巻2号 ページ: 133-140
  • NAID: 10018546328
• [雑誌論文] チタンサファイア高強度超短パルスレーザーシステムとその光学素子 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鍋川康夫
  • 雑誌名: レーザー研究 75巻3号(印刷中)
  • NAID: 10018869783
• [雑誌論文] Conclusive evidence of an attosecond pulse train observed with the mode-resolved autocorrelation technique (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Nabekawa, Toshihiko Shimizu, lomoya Qkino, Kentaro Furusawa, Hiropzu Kasegawa, Kaoru Yamanouchi, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Physical Review Lettrers 96巻 ページ: 83901-83901
• [雑誌論文] Interferometric autocorrelation of an attosecond pulse train in the single-cycle regime (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Nabekawa, Toshihiko Shimizu, Tomoya Okino, Kentaro Furusawa, Hirokazu Hasegawa, Kaoru Yamanouchi, Kaisumi Midorikawa
  • 雑誌名: Physical Review Lettrers 97巻 ページ: 153904-153904
• [雑誌論文] Nabekawa et al. reply (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Nabekawa, Hirokazu Hasegawa, Eiji J. Takahashi, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Physical Review Lettrers 97巻 ページ: 169302-169302
• [雑誌論文] Photoelectron spectroscopy of two-photon ionisation of rare-gas atoms by multiple high order harmonics (2006)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Furusawa, Tomoya Okino, Toshihiko Shimizu, Hirokazu Hasegawa, Yasuo Nabekawa, Kaoru Yamanouchi, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. B 83 ページ: 203-211
• [雑誌論文] Development of high-throughput, high-damage-threshold beam separator for 13 nm high-order harmonics (2006)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Nagata, Kentaro Furusawa, Yasuo Nabekawa, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Opt. Lett. 31 ページ: 1316-1318
• [雑誌論文] Attosecond molecular Coulomb explosion (2006)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Okino, Kaoru Yamanouchi, Toshihiko Shimizu, Kentaro Furusawa, Hirokazu Hasegawa, Yasuo Nabekawa, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 432 ページ: 68-73
• [雑誌論文] Dissociative ATI of H2 and D2 in Intense Soft X-ray Laser Fields (2006)
  • 著者名/発表者名: K Hoshina, A Hishikawa, K Kato, T Sako, K Yamanouchi, E J Takahashi, Y Nabekawa, K Midorikawa
  • 雑誌名: Journal of Physics B 39 ページ: 1-1
• [雑誌論文] Spectral phase transfer for indirect phase control of sub-20-fs deep UV pulses (2005)
  • 著者名/発表者名: Satoru Shimizu, Yasuo Nabekawa, Minoru Obara, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Optics Express 13 ページ: 6345-6345
• [雑誌論文] Nonlinear Multiphoton Process of He at 42 eV by High-Order Harmonics (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Hasegawa, E.J.Takahashi, Y.Nabekawa, K.Midorikawa
  • 雑誌名: Laser Physics 15 ページ: 812-812
• [雑誌論文] Production of Doubly Charged Helium Ions by Two-Photon Absorption of an Intense Sub-10-fs Soft X-Ray Pulse at 42 eV Photon Energy (2005)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Nabekawa, Hirokazu Hasegawa, Eiji J.Takahashi, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 94
• [雑誌論文] Multiphoton ionization of He by using intense high-order harmonics in the soft-x-ray region (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Hasegawa, Eiji J.Takahashi, Yasuo Nabekawa, Kenichi L.Ishikawa, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Physical Review A 71
• [雑誌論文] Generation of Strong Optical Field in Soft X-Ray Region by Using High-Order Harmonics (2005)
  • 著者名/発表者名: Eiji J.Takahashi, Yasuo Nabekawa, Hiroki Mashiko, Hirokazu Hasegawa, Akira Suda, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS 10 ページ: 1315-1328
• [雑誌論文] Group-delay-dispersion-matched sum-frequency mixing for the indirect phase control of deep ultraviolet pulses in the sub-20-fs regime (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nabekawa, K.Midorikawa
  • 雑誌名: Applied Physics B 78 ページ: 569-581
• [図書] レーザーハンドブック(第21章1項:CPA、第21章3項;高出力エキシマレーザー) (2005)
  • 著者名/発表者名: レーザー学会編
  • 総ページ数: 1150
  • 出版者: オーム社
• [図書] Ultrafast Optics IV : Selected Contributions to the 4th International Conference on Ultrafast Optics, Vienna, Austria Section : "Broadband sum-frequency mixing for indirect phase control of UV pulses with a sub-20-fs TW-class Ti:sapphire laser system (2004)
  • 著者名/発表者名: Edited by Frenc Krausz et al.
  • 総ページ数: 481
  • 出版者: Springer Series in Optical Sciences