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中赤外から軟X線にわたる極短パルス光源の開発と、固体のサブサイクル分光への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16J05717
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関東京大学

研究代表者

金島 圭佑  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード高強度場光科学 / 超高速光科学 / 中赤外光 / 非線形光学 / 非摂動論的非線形光学 / アト秒光科学 / 光物性物理学 / 量子エレクトロニクス
研究実績の概要

本研究の目的は,申請者がこれまでに取り組んできた高強度レーザーシステムの開発を推し進め,アト秒の軟X線パルスおよび位相安定な高強度中赤外パルスを発生できるレーザーシステムを開発し,未踏の光電場強度および未踏の時間領域における光・物質相互作用現象の探索的研究を行うことである.
初年度である平成28年度では,まず位相安定な高強度中赤外パルス光の発生を目指した.中赤外パルス光の発生手法として,分散媒質を用いた時間軸上の周波数構造制御,縮退光パラメトリック増幅器による超広帯域光増幅,パルス内差周波発生とを組み合わせた新手法を提案,実証した.本手法により,CEP安定な高強度中赤外パルス(中心波長8 μm, パルスエネルギー5 μJ, 時間幅70 fs)の発生に成功した.得られた中赤外パルスを半径32 μmに集光することで,56 MV/cmの電場が得られた.さらに,中赤外パルス光と同期した可視6.5 fsパルス光を用いた電気光学サンプリング法により,中赤外電場波形の実時間測定に成功した.
次に,高強度中赤外パルス光を半導体結晶へと集光し,固体高次高調波の発生実験を行った.発生した高次高調波を中赤外光の偏向方向に平行な成分と垂直な成分とに分けて観測することにより,固体高次高調波スペクトルが結晶の多次元的な電子構造(バンド構造)を反映することを明らかにした.
以上,平成28年度の研究では,新手法による高強度中赤外パルス光源の開発に成功したことに加えて、開発した光源を用いた分光測定により高強度光電場と固体電子との相互作用に関する新たな知見を多数得ることにも成功した.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Carrier-envelope phase mapping in laser-induced electron diffraction2016

    • 著者名/発表者名
      Henning Geiseler, Nobuhisa Ishii, Keisuke Kaneshima, Florian Geier, Teruto Kanai, Oleg I. Tolstikhin, Toru Morishita, and Jiro Itatani
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 94 号: 3 ページ: 033417-033417

    • DOI

      10.1103/physreva.94.033417

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generation of spectrally stable 6.5-fs visible pulses via filamentation in krypton2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kaneshima, K. Takeuchi, N. Ishii, and J. Itatani
    • 雑誌名

      High Power Laser Science and Engineering

      巻: 4

    • DOI

      10.1017/hpl.2016.17

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Generation of carrier-envelope phase-stable mid-infrared pulses via dual-wavelength optical parametric amplification2016

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Kaneshima, Nobuhisa Ishii, Kengo Takeuchi, and Jiro Itatani
    • 雑誌名

      Opt. Express

      巻: 24 号: 8 ページ: 8660-8665

    • DOI

      10.1364/oe.24.008660

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] High-Harmonic generation in solids2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhisa Ishii, Keisuke Kaneshima, Yasushi Shinohara, Kengo Takeuchi, Kenichi L. Ishikawa, and Jiro Itatani
    • 学会等名
      CLEO/Europe-EQEC 2017
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2017-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Field enhancement of mid-IR pulses with a tungsten nanotip studied by optical field photoemission2017

    • 著者名/発表者名
      MIZUNO, Tomoya; KANESHIMA, Keisuke; TAKEUCHI, Kengo; Ishii, NOBUHISA; KANAI, Teruto; ITATANI, Jiro
    • 学会等名
      33rd Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 発表場所
      Nagoya University (Nagoya, JAPAN)
    • 年月日
      2017-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二波長同時光パラメトリック増幅によるCEP安定な高強度中赤外パルス光の発生,及びそれを用いた固体中の強電場過程の研究2017

    • 著者名/発表者名
      金島圭佑,石井順久,竹内健悟,板谷治郎
    • 学会等名
      レーザ・量子エレクトロニクス研究会(LQE)
    • 発表場所
      山代温泉葉渡莉(石川県加賀市)
    • 年月日
      2017-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 半導体Bloch方程式によるGaSe高次高調波発生メカニズムの解析2017

    • 著者名/発表者名
      篠原康,石井順久,金島圭佑,板谷治郎,石川顕一
    • 学会等名
      日本物理学会第72回(2017年春)年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 中赤外パルスにおけるナノチップによる電場増強効果と光電界電子放出2017

    • 著者名/発表者名
      水野智也,金島圭佑,竹内健悟,石井順久,金井輝人,板谷治郎
    • 学会等名
      第64回(2017)応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] セレン化ガリウムからの高次高調波の偏光回転2017

    • 著者名/発表者名
      石井順久,金島圭佑,篠原康,竹内健悟,石川顕一,板谷治郎
    • 学会等名
      第64回(2017)応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CEP安定な高強度中赤外パルス光によるサブサイクル分光2016

    • 著者名/発表者名
      金島圭佑,竹内健悟,石井順久,板谷治郎
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 固体高次高調波の偏光解析2016

    • 著者名/発表者名
      金島圭佑,石井順久,竹内健悟,板谷治郎
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Generation of CEP-stable Mid-infrared Fields Exceeding 20 MV/cm2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kaneshima, N. Ishii, K. Takeuchi, J. Itatani
    • 学会等名
      the 20th International Conference on Ultrafast Phenomena
    • 発表場所
      New Mexico, USA
    • 年月日
      2016-06-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Waveform characterization of CEP-stable intense mid-infrared pulses generated via dual-wavelength OPA2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kaneshima, N. Ishii, K. Takeuchi, J. Itatani
    • 学会等名
      CLEO 2016
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高強度中赤外パルス光によるサブサイクル分光2016

    • 著者名/発表者名
      金島圭佑,石井順久,板谷治郎
    • 学会等名
      超高速光エレクトロニクス研究会 兼 理研シンポジウム
    • 発表場所
      理化学研究所 和光地区(埼玉県和光市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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