2色電場による水の窓領域の高出力高次高調波発生とその応用

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17206009
• 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: 足立 俊輔 東京大学, 物性研究所, 助手 (90431874)
• キーワード: 高次高調波 / 水の窓 / 超短パルス / 軟X線 / 2色電場

研究概要

本研究では30fsの基本波と24fsの2倍波をコヒーレントに重ね合わせた2色電場下で、7nm以上で著しい高調波の出力の増加を観測した。出力の増大は長波長ほど大きく13〜20nmでは基本波のみの高調波出力に比べ数十倍から百倍以上であった。しかし水の窓領域では基本波のみで高調波が観測されたものの、2色電場下による高調波出力増大はなかった。この原因は(1)2波長電場間の相対位相が制御されていないことと、(2)励起パルス幅が長すぎ、水の窓領域の高調波が発生する以前にターゲットガス(He,Ne)がイオン化して2色電場のピーク時に中性原子がないためであることを明らかにした。この結果はPhysical Review Aに掲載された。この結果を踏まえ、励起レーザーの短パルス化を行った。チタンサファイアレーザーでは再生増幅器の部分を光パラメトリック増幅器に変えることにより11fsの基本波を得た。また全システムを光パラメトリック増幅器に変えることにより、6.4fsの基本波を得た。これに加え2波長間の相互位相を制御するため、精密遅延装置を開発した。これらの装置を組み合わせることにより、2色電場を用いた水の窓領域での高出力高調波発生を目指す。これを用いて内殻励起にともなう超高速過程の時間分解光電子分光を開拓する。またアト秒パルス発生、イオン化のパルス内光波位相効果、高調波を光源とした超高分解能光電子分光など関連する分野で成果を上げた。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of a Superconducting Gap in Boron-Doped Diamond by Laser-Excited Photoemission Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Ishizaka, R.Eguchi, S.Tsuda, T.Yokoya, A.Chinani, T.Kiss, T.Shimojima, T.Togashi, S.Watanabe, C.-T.Chen, C.Q.Zhang, Y.Takano, M.Nagao, I.Sakaguchi, T.Takenouchi, H.kawarada, S.Shin
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 98 ページ: 047003-1-4
• [雑誌論文] 超短パルス発生技術の進展 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡部俊太郎, 足立俊輔
  • 雑誌名: 応用物理 76・2 ページ: 115-124
• [雑誌論文] Superconducting Gap of Filled Skutterudite Superconductor LaRu_4P_<12> Studies by Sub-meV Resolution Photoemission Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Tsuda, T.Yokoya, T.Kiss, T.Shimojima, S.Shin, T.Togashi, S.Watanabe, C.Q.Zhang, C.T.Chen, H.Sugawara, H.Sato, H.Harima
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75・6 ページ: 064711-1-3
• [雑誌論文] Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of superconducting Na_<0.35>CoO_2・1.3H_2O (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Shimojima, T.Yokoya, T.Kiss, A.Chainani, S.Shin, T.Togashi, C.Zhang, C.Chen, S.Watanabe, K.Takeda, T.Sasaki, H.Sakurai, E.Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 67 ページ: 282-285
• [雑誌論文] Phase-dependent excitation and ionization in the multiphoton ionization regime (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nakajima, S.Watanabe
  • 雑誌名: Optics Letters 31・12 ページ: 1920-1922
• [雑誌論文] Effects of the Carrier-Envelope Phase in the Multiphoton Ionization Regime (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nakajima, S.Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96 ページ: 213001-1-4
• [雑誌論文] Significant enhancement of high-order harmonics below 10 nm in a two-color laser field (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Liu, T.Kanai, T.Sekikawa, S.Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review A 74 ページ: 063823-1-8
• [雑誌論文] Frequency-Resolved Optical Gating of Isolated Attosecond Pulses in the Extreme Ultraviolet (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Kosuge, T.Sekikawa, X.Zhou, T.Kanai, S.Adachi, S.Watanabe
  • 雑誌名: Physical Review Letters 97 ページ: 263901-1-4
• [雑誌論文] Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission study of anisotropic s-wave superconductor YNi_2B_2C (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Baba, T.Yokoya, S.Tsuda, T.Kiss, T.Shimojima, S.Shin, T.Togashi, C.-T.Chen, C.Q.Zhang, S.Watanabe, T.Watanabe, M.Nohara, H.Takagi
  • 雑誌名: PHYSICA B : CONDENSED MATTER 378-380 ページ: 469-470
• [雑誌論文] Bulk and surface sensitive high-resolution photoemission study of Mott-Hubbard systems SrVo_3 and CaVo_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Eguchi, T.Kiss, S.Tsuda, T.Shimojima, T.Mizokami, A.Chainani, S.Shin, IH.Inoue, T.Togashi, S.Watanabe, C.Q.Zhang, C.-T.Chen, M.Arita, K.Shimada, H.Namatame, M.Taniguchi
  • 雑誌名: PHYSICA B : CONDENSED MATTER 378-380 ページ: 330-331
• [雑誌論文] Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of borocarbide superconductor RNi_2B_2C(R=Y and Er) (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Baba, T.Yokoya, S.Tsuda, T.Kiss, T.Shimojima, S.Shin, T.Togashi, C.-T.Chen, C.Q.Zhang, S.Watanabe, T.Watanabe, M.Nohara, H.Takagi
  • 雑誌名: PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS 445 ページ: 46-49
• [雑誌論文] Laser-excited photoemission spectroscopy study of superconducting boron-doped diamond (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Ishizaka, R.Eguchi, S.Tsuda, T.Kiss, T.Shimojima, T.Yokoya, S.Shin, T.Togashi, S.Watanabe, C.-T.Chen, C.Q.Zhang, Y.Takano, M.Nagao, L.Sakaguchi, T.Takenouchi, H.kawarada
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 7 ページ: S17-21