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2018 年度 実績報告書

ミリジュール級 THz レーザーシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K13704
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, 光量子工学研究センター, 専任研究員 (80360577)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードレーザー / THz発生
研究実績の概要

昨年度に引き続き初年度に開発した DC-OPA レーザーシステムを使用して THz パルス(最大波長 15 マイクロメーター:um) の発生実験を行った.DC-OPA から出力されたチャープしたシグナル光 (1 - 1.6 um) 及びアイドラー光 (1.6 - 2.2 um) を用いた差周波発生により THz 発生をおこなった.広帯域且つ高効率な差周波発生を実現する為,ポンプとして用いるシグナル及びアイドラー光の分散量だけでなく符号の最適化も行い,波長変換特性のデーターを収集した.AgSe 結晶において,結晶内部におけるポンプ光の二光子吸収過程により変換効率の悪化が見られたことから,AgS 結晶を用いた DC-OPA を本光源開発の発生法として採用した.現在,AgS 結晶において 3 % に迫るの変換効率が実現されており,出力エネルギーとして 100 マイクロジュール が 30 THz 域において得られている.最終年度により大口径の AgS 結晶を調達できたことから,これまでの予備実験から得られた出力スケーリングパラメーターを使用して,ミリジュールクラスの THz 発生に現在取り組んでいる.また得られた THz チャープパルスを時間圧縮するための固体媒質の選定も完了した.
さらに 3 - 4 um 帯において高強度中赤外超短パルスを得る為,MgO 結晶を媒質とした DC-OPA 実験にも並行して取り組み, 5 % の変換効率でパルスエネルギー30 ミリジュール, 70 フェムト秒のパルス幅を実現した.さらに大気中に集光する事により高調波の発生を確認した.

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 19件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] HUST(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      HUST
  • [国際共同研究] DESY(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      DESY
  • [雑誌論文] Towards a petawatt-class few-cycle infrared laser system via dual-chirped optical parametric amplification2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fu, K. Midorikawa, and E. J. Takahashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 7692

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25783-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TW-scale mid-infrared pulses near 3.3μm directly generated by dual-chirped optical parametric amplification2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fu, B. Xue, K. Midorikawa, E. J. Takahashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 ページ: 241105

    • DOI

      10.1063/1.5038414

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards GW-Scale Isolated Attosecond Pulse Far beyond Carbon K-Edge Driven by Mid-Infrared Waveform Synthesizer2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fu, H. Yuan, K. Midorikawa, P. Lan, E. J. Takahashi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 8 ページ: 2451

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Development and applications of TW-class infrared femtosecond laser2019

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Kotaro Nishimura, Hua Yuan, Pengfei Lan, Bing Xue, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 19th Laser Society of Japan and IEE joint seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Precision control of intense cycle-sculpted electric fields by fully stabilized three-channel optical waveform synthesizer2019

    • 著者名/発表者名
      Bing Xue, Yuuki Tamaru, Yuxi Fu, Hua Yuan, Pengfei Lan, Oliver D. Muecke, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      CLEO 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] TW-class infrared femtosecond laser source and its applications2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Intense soft X-ray super continuum generation with sub-cycle level synthesized electric field2018

    • 著者名/発表者名
      Bing Xue, Yuxi Fu, Pengfei Lan, Yuuki Tamaru, Olive D. Mucke, Akira Suda, Kastumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation
    • 国際学会
  • [学会発表] Sub-uJ, 25 eV bandwidth continuum soft X-ray harmonic generated by a TW-scale three-channel waveform synthesizer2018

    • 著者名/発表者名
      Bing Xue, Yuuki Tamaru, Yuxi Fu, Oliver D. Muecke, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      31st Annual Conference of the IEEE Photonics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of efficient laser plasma acceleration driven by a relativistic mid-infrared laser field2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji. J. Takahashi, Shin-ichi Masuda, Eisuke Miura
    • 学会等名
      31st Annual Conference of the IEEE Photonics Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy scaling of soft x-ray high harmonics and 'water window’ isolated attosecond pulses using a TW infrared femtosecond laser2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Kotaro Nishimura, Hua Yuan, Pengfei Lan, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Photonics: Attosecond Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient laser wakefield acceleration by using mid-infrared pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji. J. Takahashi, Shin-ichi Masuda, Eisuke Miura
    • 学会等名
      CLEO 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy scaling of soft-x-ray high harmonics driven by a loosely-focused TW-scale mid-infrared pulse2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Nishimura, Yuxi Fu, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J.Takahashi
    • 学会等名
      CLEO 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of high-energy mid-infrared pulses at 3.3 μm by dual-chirped optical parametric amplification2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Kotaro Nishimura, Bing Xue, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      CLEO 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of High-flux Soft X-ray High Harmonics Driven by Loosely Focused TW-class Infrared Pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Nishimura, Yuxi Fu, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J.Takahashi
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Ultrafast Phenomena
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of 30-mJ mid-infrared femtosecond pulses at 3.3um by a DC-OPA2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Kotaro Nishimura, Bing Xue, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Ultrafast Phenomena
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase-matched soft x-ray high-order harmonics driven by loosely focused TW femtosecond infrared pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Nishimura, Yuxi Fu, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Conversion Efficiency in Soft X-ray High Harmonic Generation by Using a Loose-Focusing Geometry2018

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Nishimura, Yuxi Fu, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 9th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation
    • 国際学会
  • [学会発表] A high-energy mid-infrared to THz laser2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa and Eiji J. Takahash
    • 学会等名
      Frontiers in Optics and Laser Science 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] An intense soft X-ray harmonic super-continuum generated by a three-channel optical waveform synthesizer2018

    • 著者名/発表者名
      Bing Xue, Yuxi Fu, Kotaro Nishimura, Oliver Mucke, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      Frontiers in Optics and Laser Science 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards gigawatt-scale attosecond soft x-ray pulse in the 'water window' region2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, Hua Yuan, Pengfei Lan, Katsumi Midorikawa, and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 11th Asia-Pacific Laser Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High power mid-infrared laser by DC-OPA2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Ultrafast Phenomena and Terahertz Waves
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-energy 50-attosecond ‘water window’ X-ray driven by a high-energy infrared waveform synthesizer2018

    • 著者名/発表者名
      Yuxi Fu, H. Yuan, Pengfei Lan, Katsumi Midorikawa and Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      Frontiers in Optics and Laser Science 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 赤外レーザーにおける高次高調波エネルギースケーリング2018

    • 著者名/発表者名
      西村光太郎、Yuxi Fu、須田亮、緑川克美、髙橋栄治
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Generating sub-100nJ soft X-ray super continuum at 120-eV region by a fully stabilized three-channel optical waveform synthesizer2018

    • 著者名/発表者名
      Bing Xue, Yuxi Fu, Koutaro Nishimura, Akira Suda, Katsumi Midorikawa, Eiji J. Takahashi
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ルーズフォーカス法を用いた軟X線域高次高調波発生効率の劇的改善2018

    • 著者名/発表者名
      西村光太郎、Yuxi Fu、須田亮、緑川克美、高橋栄治
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2019-12-27  

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