ギガワット級単一アト秒パルス光源の開発と軟X線非線形光学実験への応用

• 研究課題/領域番号: 25286074
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 高橋 栄治 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (80360577)
• 連携研究者: 鍋川 康夫 (古川 祐介) 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (90344051) ; ラン ペングフェイ 独立行政法人理化学研究所, 高強度軟X線アト秒パルス研究チーム, 協力研究員 (80595017)
• 研究協力者: フー ユーシー 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (10596133) ; シュエ ビイン 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (50793949)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2014年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2013年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: アト秒パルス / 高次高調波発生 / 非線形光学 / レーザー / 応用光学・量子光工学 / 原子・分子物理

研究成果の概要

軟 X 線領域においてギガワットクラスの出力を持つ単一アト秒パルス光源を実現するため，その励起レーザーとなる3波長・高出力光シンセサイザーの開発を行った． ３色の超短パルス光で構成される光シンセサイザー内のキャリアエンベロープ位相，相対位相ジッター，遅延ジッターを高精度で安定化させる事により，軟X線領域において高調波スペクトルの高強度化・強度安定化に成功した．また多波長ゲーティング法を拡張することで，円偏光を組み合わせた二波長ゲーティング法の開発に取り組み，ギガワット級単一アト秒パルス光を生成する新たな手法を実現した．

研究成果

• [国際共同研究] Center for Free-Electron Laser Science(ドイツ)
• [雑誌論文] Indirect high-bandwidth stabilization of carrier-envelope phase of a high-energy, low-repetition-rate laser (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Fu, E. J. Takahashi, and K. Midorikawa
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 号: 12 ページ: 13276-13278
  • DOI: 10.1364/oe.24.013276
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wide-range narrowband multilayer mirror for selecting a single-order harmonic in the photon energy range of 40-70 eV (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hatayama, S. Ichimura, T. Ohcni, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, and S. Oku
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 号: 13 ページ: 14546-14551
  • DOI: 10.1364/oe.24.014546
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sub-10-fs control of fdissociation pathways in the hydrogen molecular ion with a few-pulse attosecond pulse train (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nabekawa, Y. Furukawa, T. Okino, A. A. Eilanlou, E. J. Takahashi, K. Yamanouchi, and K. Midorikawa
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 12835-12835
  • DOI: 10.1038/ncomms12835
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Carrier-envelope phase stabilization of a 16 TW, 10 Hz Ti:sapphire laser (2015)
  • 著者名/発表者名: EIJI J. TAKAHASHI, YUXI FU, AND KATSUMI MIDORIKAWA
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 40 号: 21 ページ: 4835-4838
  • DOI: 10.1364/ol.40.004835
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-energy infrared femtosecond pulses generated by dual-chirped optical parametric amplification (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Fu, E. J. Takahashi, K. Midorikawa
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 40 号: 21 ページ: 5082-5085
  • DOI: 10.1364/ol.40.005082
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimization and characterization of dual-chirped optical parametric amplification (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Fu, E. J. Takahashi, Q. Zhang, P. Lu, K. Midorikawa
  • 雑誌名: Journal of Optics 巻: 17 号: 12 ページ: 124001-124001
  • DOI: 10.1088/2040-8978/17/12/124001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Frequency-resolved optical gating technique for retrieving the amplitude of a vibrational wavepacket (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nabekawa, Y. Furukawa, T. Okino, A. Amani Eilanlou, E. J. Takahashi, K. Yamanouchi, and K. Midorikawa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 11366-11366
  • DOI: 10.1038/srep11366
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Settling time of a vibrational wavepacket in ionization (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Nabekawa, Y. Furukawa, T. Okino, A. Amani Eilanlou, E. J. Takahashi, K. Yamanouchi, and K. Midorikawa
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 8197-8197
  • DOI: 10.1038/ncomms9197
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct observation of an attosecond electron wave packet in a nitrogen molecule (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Okino, Y. Furukawa, Y. Nabekawa, S. Miyabe, A. Amani Eilanlou, E. J. Takahashi, K. Yamanouchi and K. Midorikawa
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 1 号: 8
  • DOI: 10.1126/sciadv.1500356
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonlinear attosecond metrology by intense isolated attosecond pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: E. J. Takahashi, P. Lan, O. D. Muecke, Y. Nabekawa, K. Midorikawa
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 巻: 21 号: 5 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1109/jstqe.2015.2405899
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 水の窓領域におけるフルコヒーレント光の発生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋栄治，緑川克美
  • 雑誌名: O plus E 巻: 36 ページ: 266-266
• [雑誌論文] Attosecond nonlinear optics using gigawatt-scale isolated attosecond pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: E.J.Takahashi, P.F.Lan, O.D.Mucke, Y.Nabekawa, and K.Midorikawa
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: Vol.4 号: 1 ページ: 2691-2691
  • DOI: 10.1038/ncomms3691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full-coherent free electron laser seeded by 13th- and 15th-order harmonics of near-infrared femtosecond laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: T Sato, A Iwasaki, S Owada, K Yamanouchi, E J Takahashi et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 46 ページ: 164006-164006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interferometry of an attosecond pulse train generated from Xe gas target (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nabekawa
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 414 ページ: 20-25
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2012.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier envelope phase dependence of electron localization in the multicycle regime (2013)
  • 著者名/発表者名: Pengfei Lan, Eiji J Takahashi, Kunlong Liu, Yuxi Fu, and Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 15 ページ: 63023-63023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extreme ultraviolet free electron laser seeded by high-order harmonic (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Togashi, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, T. Sato, A. Iwasaki, S. Owada, K. Yamanouchi, T. Hara, S. Matsubara, T. Ohshima, Y. Otake, K. Tamasaku, H. Tanaka, T. Tanaka, H. Tomizawa, T. Watanabe, M. Yabashi, T. Ishikawa
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 93 ページ: 25-25
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2013.06.013
  • 査読あり
• [学会発表] Dual-chirped optical parametric amplification: DC-OPA - Towards few hundred mJ infrared pulses - (2017)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: The 8th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation
  • 発表場所: 新竹（台湾）
  • 年月日: 2017-03-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 200 mJ infrared fs laser source by DC-OPA (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuxi Fu, Eiji J. Takahashi, Bing Xue, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: 第64回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
• [学会発表] Eiji J. Takahashi (2016)
  • 著者名/発表者名: HIGH-ENERGY ULTRAFAST MULTICOLOR LASER
  • 学会等名: The 9th Asian Symposium on Intense Laser Science
  • 発表場所: Ninh Binh City（ベトナム）
  • 年月日: 2016-11-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-energy multi-channel waveform synthesizer for generating microjoule-level (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: The 2016 IEEE Photonics Conference, 29th Annual Conference of the IEEE Photonics Society
  • 発表場所: ハワイ（米国）
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DC-OPA を用いた100 mJ 級超短パルス赤外光源の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋栄治, Yuxi Fu, 緑川克美
  • 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
• [学会発表] 高出力光シンセサイザーの開発2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋栄治, 田丸裕基, Fu Yuxi, Oliver D. Muecke, Franz X. Keartner, 須田亮, 緑川克美
  • 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
• [学会発表] 50-mJ waveform synthesizer for generating microjoule-scale isolated attosecond pulses (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Yuuki Tamaru, Yuxi Fu, Oliver D. Muecke, Franz X. Kaertner, Akira Suda, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: CLEO2016
  • 発表場所: サンノゼ（米国）
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] High-energy ultrafast IR laser pulses by dual-chirped optical parametric amplification (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Laser Symposium
  • 発表場所: 済州島（韓国）
  • 年月日: 2016-05-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高出力光シンセサイザーの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田丸 裕基、高橋 栄治、Fu Yuxi、Muecke Oliver D.、Kertner Frantz X.、須田 亮、緑川 克美
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大 大岡山キャンパス(東京)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] FU Yuxi、TAKAHASHI Eiji J.、TAMARU Yuuki、MIDORIKAWA Katsumi (2016)
  • 著者名/発表者名: Carrier envelope phase stabilization using orthogonally polarized reference pulse
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大 大岡山キャンパス(東京)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Probing two-electron dynamics of helium in time domain via fluorescence channel (2016)
  • 著者名/発表者名: Trinh Vinh Hoai、Takahashi Eiji、Midorikawa Katsumi
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大 大岡山キャンパス(東京)
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Recent progress on high-energy ultrafast laser systems in RIKEN (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: RIKEN&HUST Joint Symposium
  • 発表場所: 武漢（中国）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Energy scalable high power infrared femtosecond pulses by dual-chirped optical parametric amplification (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuri Fu, Eiji J. Takahashi, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: IPC 2015
  • 発表場所: Virginia(米国)
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Carrier-envelope phase stabilization of a 10 Hz high-energy Ti:Sapphire laser system (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: IPC 2015
  • 発表場所: Virginia(米国)
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] High-energy infrared pulses by dual-chirped optical parametric amplification (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: Ultrafast optics 2015
  • 発表場所: 北京(中国)
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tunable single-order harmonic beam created by a multilayer mirror monochromator (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Masatoshi Hatayama, Satoshi Ichimaru, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: ATTO2015
  • 発表場所: モントリオール(カナダ)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] Carrier-envelope phase stabilization of a 10-Hz high-energy Ti:Sapphire laser (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: ATTO2015
  • 発表場所: モントリオール(カナダ)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] High-Energy Infrared Femtosecond Pulses by Dual-Chirped Optical Parametric Amplification (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuri Fu, Eiji J. Takahashi, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: CLEO 2015
  • 発表場所: SanJose(米国)
  • 年月日: 2015-05-10
  • 国際学会
• [学会発表] 単一アト秒パルス用回折限界集光システムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 澤田 和寛、森 哲、田丸 裕基、豊田 光紀、高橋 栄治、神成 文彦、須田 亮、緑川 克美、柳原 美廣
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] EUV用極限集光システムに向けた高反射多層膜鏡の製作 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田丸 裕基、澤田 和寛、森 哲、豊田 光紀、高橋 栄治、神成 文彦、須田 亮、緑川 克美、柳原 美廣
  • 学会等名: 第15回レーザー学会東京支部研究会
  • 発表場所: 東海大学 高輪キャンパス
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] 二波長合成レーザー場を用いた単一アト秒パルスの高出力化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋栄治
  • 学会等名: 第６回超高速光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 柏市
  • 年月日: 2015-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] ギガワット級単一アト秒パルスの発生 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋 栄治，Pengfei Lan，緑川 克美
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第35回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 高輪キャンパス
  • 年月日: 2015-01-12
  • 招待講演
• [学会発表] 高出力アト秒パルス光源の現状と今後 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 栄治
  • 学会等名: レーザー学会第469回研究会
  • 発表場所: 福島県
  • 年月日: 2014-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of high-power isolated attosecond pulses by an infrared two-color gating (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: Frontiers in Optics (FiO) /Laser Science (LS) 2014 conference
  • 発表場所: Tucson, USA
  • 年月日: 2014-10-20 – 2014-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Infrared double optical gating for generating submicrojoule isolated attosecond pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Pengfei Lan, and katsumi Midorikawa
  • 学会等名: 19th International Conference on Ultrafast Phenomena
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] Dispersion-free monochromator for selecting a single high-order harmonic beam (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Masatoshi Hatayama, Satoshi Ichimaru, Katsumi Midorikawa
  • 学会等名: CLEO2004
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-12
• [学会発表] Generation of intense isolated attosecond pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: The 6th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation (AWCXR)
  • 発表場所: Shanghai
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of Gigawatt-scale Isolated Attosecond Pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: European Conference on Lasers and Electro-Optics and the XIIth International Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-IQEC) (CLEO2013)
  • 発表場所: Munich
  • 招待講演
• [学会発表] Microjoule isolated attosecond pulses created by high-order harmonic generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: the 10th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2013)
  • 発表場所: Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] Microjoule Isolated Attosecond Pulses by High-order Harmonic Generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: Progress In Electromagnetics Research Symposium
  • 発表場所: Stockholm
  • 招待講演
• [学会発表] A few tens of microjoule full-coherent EUV-FEL seeded by high-order harmonic beam (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: CLEO 2013
  • 発表場所: San Jose
• [学会発表] Intense full-coherent seeded FEL operation in EUV region (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Attosecond Physics ATTO2013
  • 発表場所: Paris
• [図書] Attosecond physics (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, Pengfei Lan, katsumi Midorikawa
  • 総ページ数: 275
  • 出版者: Springer
• [産業財産権] レーザ装置及びこれに使用可能な装置 (2015)
  • 発明者名: 高橋栄治、ＦｕＹｕｘｉ、緑川克美
  • 権利者名: 高橋栄治、ＦｕＹｕｘｉ、緑川克美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-06-23