| 研究課題/領域番号 |
16H02118
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
米田 仁紀 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (00210790)
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| 研究分担者 |
北村 光 京都大学, 理学研究科, 助教 (60335297)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | X線レーザー / ブラッグ回折 |
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| 研究実績の概要 |
これまで、①内殻電子励起レーザーの実現、②２色のXFELを用いたシード化内殻電子レーザーの実証、③ナノ構造化ターゲットを用いたパルス波形制御、④多層構造による発振器-増幅器構成のレーザーの開発、⑤ブラッグ回折を用いた狭窄化レーザーの実証、などを行ってきている。これに加え、⑥自由-束縛遷移を使ったレーザーの実現、⑦結晶の位相整合を用いてレーザー発振、非発振条件のスイッチングの観測、⑧定在波モードでのレーザー励起の実験を開始した。これらは、内殻電子励起状態の物理の理解とモデル化、計算機シュミレーションコードの開発、幾何学的なナノ構造を持つターゲット製作技術、化合物単結晶育成とその薄膜化技術などを順次準備してきた成果である。
特に、Bragg回折を利用した定在波型のX線レーザーは、非常に多くの結晶軸に対して試験を重ねてきた結果、五水和硫酸銅が期待される利得光子エネルギー領域に６～７個の共鳴できる面方位があることがわかり、試料として切断研磨して作成した薄膜試料に対して、XFELの入射角を微調することで定在波条件を見つけ出している。
また、これまでの実験で、Bragg回折を利用する場合、結晶の平坦性と結晶軸方向の一様性が重要なことがわかってきた。そのため、研磨された五水和硫酸銅試料は、平面研磨され8keVのハードX線で高い透過率を持つ窒化ボロン(BN)板（25×25×0.3mm）上に接着し、平面性を維持できるようにしている。
以上のように、ハードX線領域で初めてとなる共振器型レーザーの開発に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
ハードX線レーザーの開発において、もっとも大きな挑戦は、共振器型レーザーが可能かどうかであった。これはハードX線では、光学素子が大型化し、さらに斜入射になることから通常のレーザー共振器のようなものは作れないという考えがあったためである。しかし、我々は、ブラッグ結晶を用い、そこでの定在波条件を利用することで、共振器型のハードX線レーザーが可能なことを実験的に初めて示すことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
共振器型に成功したことにより、このレーザーの制御性を利用した新しいハードX線レーザーの開発に着手している。また、新たな遷移として、これまでの1s-2pのような共鳴準位間でなく、自由束縛遷移のような広帯域で小さな量子欠陥性能を持つレーザー開発を行っていく。
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