高出力レーザーパルスの波形・位相制御とアト秒パルス発生

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14077208
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 渡部 俊太郎 東京大学, 物性研究所, 教授 (50143540)
• 研究分担者: 関川 太郎 東京大学, 物性研究所, 助手 (90282607)
• キーワード: 超短パルス / 高出力レーザー / 高次高調波 / XUV光 / アト秒パルス / XFROG / 広帯域波長変換

研究概要

本年度はまず繰り返し1-5kHzのサブTWチタンサファイアレーザーの2倍波(400nm)において、広帯域波長変換によりサブ10fs、サブTWを達成し、高調波発生の準備を行った。(Opt. Lettに受理)
最短パルス幅は8.5fsでピーク出力は0.16TW、平均出力は1.9Wであったが、400nmにおける平均出力では世界最高である。
高次高調波によるアト秒発生においては、まずパルス波形と位相を同時に決定するためのXFROG (cross correlation frequency-resolved optical gating)法をXUV領域で初めて開発した。XFROG法では高次高調波と基本波の差周波によるHeのイオン化を用いた。高次高調波(2倍波の9次)の位相は励起レーザー光のチャープにあまり依存しないことを明らかにした。パルス幅30〜40fsの励起光(400nm)で10fsのパルス幅が得られたことから、上記レーザー(パルス幅最短8.5fs)を使えば、数fsのパルスを得る目途がたった。(Phys. Rev. Lettに投稿中)
また高次高調波でCsBrの内殻を励起し、その発光の時間分解分光から、オージェ緩和時間の測定を行った。この結果と放射光によって得られた低温のデータを組み合わせ、CsBrのオージェ緩和時間が数fsであることを導出した。(Phys. Rev. Lettに受理)
この実験により、従来放射光では不可能であった時間分解分光が高次高調波でできることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] T.Togashi, T.Kanai, T.Sekikawa, S.Watanabe, C.Chen, C.Zhang, Z.XU, J.Wang: "Generation of Vacuum-ultraviolet light by an optically contacted, prism-coupled KBe_2BO_3F_2 crystal"Optics Letters. 28・4. 254-256 (2003)
• [文献書誌] T.Sekikawa, T.Katsura, S.Watanabe: "Measurement of High Harmonic Pulses"レーザー研究. 30・9. 503-507 (2002)
• [文献書誌] T.Sekikawa, T.Shimizu, S.Watanabe: "コヒーレント極限紫外光の物性研究への応用"光学. 32・3(掲載予定). (2003)
• [文献書誌] T.Sekikawa, T.Katsura, S.Miura, S.Watanabe: "Measurement of the intensity-dependent atomic dipole phase of a high-harmonic by frequency-resolved optical gating"Physical Review Letters. 88・19. 193902-1-193902-4 (2002)
• [文献書誌] T.Sekikawa, T.Yamazaki, Y.Nabekawa, S.Watanabe: "Femtosecond lattice relaxation induced by inner-shell excitation"J. Opt. Soc. Am. B. 19・8. 1941-1945 (2002)
• [文献書誌] D.Yoshitomi, T.Shimizu, T.Sekikawa, S.Watanabe: "Generation and focusing of sub-mW-average-power 50-nm pulses by the fifth harmonic of a KrF laser"Optics Letters. 27・24. 2170-2172 (2002)