超短レーザーパルス列照射による高効率・高汎用核スピン偏極

• 研究課題/領域番号: 23244053
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中嶋 隆 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (50281639)
• 研究分担者: 小林 徹 理化学研究所, 主任研究員研究室等, 専任研究員 (70202067) ; 松尾 由賀利 独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (50231593)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 48,100千円 (直接経費: 37,000千円、間接経費: 11,100千円); 2014年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2013年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円); 2012年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2011年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
• キーワード: 核スピン / 偏極 / レーザー / コヒーレンス / スピン / 偏極度 / 超微細構造 / 真空紫外光 / 差周波発生 / 光イオン化

研究成果の概要

ターゲットとなる原子が既にビームである場合には、ビームと垂直な方向からレーザー照射すればドップラー広がりをほぼ無視することができるため、比較的容易に高い偏極効率を得ることができるが、原子ガス状のターゲットの場合、ドップラー広がりが偏極効率を阻害する大きな要因となる。本研究では、ドップラー広がりのある原子ガスをターゲットに用いた場合について、どのようなスペクトル特性のレーザーパルスを使えば高い偏極効率およびイオン化効率が得られるかについて詳細な検討を行った。その結果、いずれにおいても、コヒーレンスが損なわれていないフーリエ限界パルスを用いることにより、良好な効率を得ることができることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Coherent population trapping in negatively charged self-assembled quantum dots using a train of femtosecond pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Parvendra Kumar and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 91 号: 2 ページ: 023832-023832
  • DOI: 10.1103/physreva.91.023832
  • NAID: 120005575161
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Detuning-induced stimulated Raman adiabatic passage in atoms with hyperfine structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Deng and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Phys. Rev,A 巻: 89 号: 2 ページ: 023406-023406
  • DOI: 10.1103/physreva.89.023406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative refraction of inhomogeneous waves in lossy isotropic media (2014)
  • 著者名/発表者名: V. Fedorov and T. Nakajima
  • 雑誌名: Journal of Optics 巻: 16 号: 3 ページ: 35103-35103
  • DOI: 10.1088/2040-8978/16/3/035103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagnosis of the wavelength stability of a mid-infrared free-electron laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiaolong Wang, Yu Qin, Takashi Nakajima, Heishun Zen, Toshiteru Kii, and Hideaki Ohgaki
  • 雑誌名: Chinese journal of Physics 巻: 52 ページ: 163-173
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of tunable narrowband laser pulses in the ultraviolet with a pulsed dye amplifier seeded by a near-infrared diode laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiaolong Wang, Tohru Kobayashi, Yukari Matsuo, and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Optics Communications 巻: 324 ページ: 168-171
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2014.03.035
  • NAID: 120005466634
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of non-Gaussian mid-infrared free-electron laser beams by the knife-edge method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yu Qin, Takashi Nakajima, Heishun Zen, Xiaolong Wang, Toshiteru Kii, and Hideaki Ohgaki
  • 雑誌名: Infrared Physics and Technology 巻: 66 ページ: 146-151
  • DOI: 10.1016/j.infrared.2014.05.021
  • NAID: 120005462647
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Propagation of two short laser pulse trains in a Λ-type three-level medium under conditions of electromagnetically induced transparency (2014)
  • 著者名/発表者名: Gabriela Buica and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Optics Communications 巻: 332 ページ: 59-69
  • DOI: 10.1016/j.optcom.2014.06.044
  • NAID: 120005466699
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pulse duration and wavelength stability measurements of a midinfrared free-electron laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Yu Qin, Heishun Zen, Xiaolong Wang, Toshitetu Kii, Takashi Nakajima, and Hideaki Ohgaki
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 38 ページ: 1068-1070
  • NAID: 120005244395
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nuclear-spin polarimeter using photoelectron signals (2013)
  • 著者名/発表者名: Li Deng, Masahiko Iwasaki, and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 88 号: 1 ページ: 013409-013409
  • DOI: 10.1103/physreva.88.013409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damage threshold and focusability of mid-infrared free-electron laser pulses gated by a plasma mirror with nanosecond switching pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Xiaolong Wang, Takashi Nakajima, Heishun Zen, Toshiteru Kii, and Hideaki Ohgaki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 19 ページ: 191105-191105
  • DOI: 10.1063/1.4828995
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] All-angle collimation of incident light in μ–near-zero metamaterials (2013)
  • 著者名/発表者名: Vladimir Yu. Fedorov and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21 号: 23 ページ: 27789-27795
  • DOI: 10.1364/oe.21.027789
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Suppression of ionization of heteronuclear diatomic molecules probed by intense laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Xianghe Ren and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 85 号: 2 ページ: 23403-23403
  • DOI: 10.1103/physreva.85.023403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synergetic effects of double laser pulses for the formation of mild plasma in water: Toward non-gated underwater laser-induced breakdown spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Sakka, Ayaka Tamura, Takashi Nakajima, Kazuhiro Fukami, and Yukio H. Ogata
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 136 号: 17 ページ: 174201-174201
  • DOI: 10.1063/1.4709391
  • NAID: 120004367779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of vacuum-ultraviolet pulses with a Doppler-broadened gas utilizing high atomic coherence (2012)
  • 著者名/発表者名: Li Deng and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 20 ページ: 17566-17566
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarization of Doppler-broadened muoniums by the broadband nanosecond and transform-limited picosecond laser pulses (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Journal of the Optical Society of America B 巻: 29 ページ: 2420-2424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of Fringe-Resolved Autocorrelation for the Diagnosis of the Wavelength Stability of a Free Electron Laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Qin, Takashi Nakajima, Toshiteru Kii, and Hideaki Ohgaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 10R ページ: 102704-102704
  • DOI: 10.1143/jjap.51.102704
  • NAID: 40019455755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-shot spectra of temporally selected micropulses from a mid-infrared free-electron laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Xiaolong Wang, Takashi Nakajima, Heishun Zen, Toshiteru Kii, and Hideaki Ohgaki
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 37 ページ: 5148-5150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recursion-relation analysis for optical pumping to polarize nuclei by a sequence of short laser pulses (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Journal of the Optical Society of America B 巻: 28 ページ: 2123-2128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of attosecond pulses using a two-color pumping (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Chen, Ryuji Itakura, and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Journal of the Optical Society of America B 巻: 28 ページ: 2195-2199
  • NAID: 120003386619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling the propagation velocity of a femtosecond laser pulse with negative index metamaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Vladimir Yu. Fedorov and Takashi Nakajima
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 107 ページ: 143903-143903
  • 査読あり
• [学会発表] Influence of hyperfine structure on the detuning-induced stimulated Raman adiabatic passage processs (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Deng and Takashi Nakajima
  • 学会等名: 23rd International Laser Physics Workshop (LPHYS’14)
  • 発表場所: Bulgaria
  • 年月日: 2014-07-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Light wave at the interface between a dielectric and a metamaterial: re-interpretation of negative refraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima
  • 学会等名: 22nd International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Czech Republic
  • 年月日: 2013-07-15 – 2013-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] Strong field ionization of heteronuclear diatomic molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima and Xianghe Ren
  • 学会等名: 22nd International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Czech Republic
  • 年月日: 2013-07-15 – 2013-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] Efficient generation of vacuum-ultraviolet radiation with a Doppler-broadened gas utilizing atomic coherence (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima
  • 学会等名: 21st International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Calgary (Canada)
  • 招待講演
• [学会発表] Controlling the propagation velocity of fs laser pulses in negative index metamaterials (2012)
  • 著者名/発表者名: V. Fedorov and Takashi Nakajima
  • 学会等名: 21st International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Calgary (Canada)
  • 招待講演
• [学会発表] Toward the Single-shot Measurement of Mid-infrared FEL Pulse Spectra (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima, Toshiteru Kii, Hideaki Ohgaki, Yu Qin, Xiaolong Wang, Heishun Zen
  • 学会等名: 34th International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: Nara (Japan)
• [学会発表] Measurements of Pulse Duration and Second-harmonic Generation Efficiency of KUFEL (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Qin, Toshiteru Kii, Takashi Nakajima, Hideaki Ohgaki, Xiaolong Wang, Heishun Zen
  • 学会等名: 34th International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: Nara (Japan)
• [学会発表] Use of Fringe-Resolved Autocorrelation for the diagnosis of the wavelength stability of a FEL (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Qin, Toshiteru Kii, Takashi Nakajima, Hideaki Ohgaki, Xiaolong Wang, Heishun Zen
  • 学会等名: 34th International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: Nara (Japan)
• [学会発表] Diagnosis of the wavelength stability of a mid-infrared free-electron laser using a fringe-resolved autocorrelation technique (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakajima and Hideaki Ohgaki
  • 学会等名: 10th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics
  • 発表場所: Taipei (Taiwan)
  • 招待講演
• [学会発表] ブロードバンドナノ秒パルスによるミュオニウムのスピン偏極と高効率VUV光発生のための新スキームの検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中嶋隆，Li Deng
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] ブロードバンドナノ秒パルスを用いたミュオニウムの再偏極 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中嶋隆
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学