| 研究課題/領域番号 |
23226003
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
板谷 治郎 東京大学, 物性研究所, 准教授 (50321724)
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| 研究期間 (年度) |
2011-05-31 – 2016-03-31
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| キーワード | 量子エレクトロニクス / 光・量子ビーム / アト秒光科学 / 光源技術 / 超精密計測 / 原子・分子物理 / 高性能レーザー / テラヘルツ／赤外材料・素子 |
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| 研究概要 |
当該年度は、光パラメトリックチャープパルス増幅法（OPCPA）に基づく赤外域での高強度レーザーを用いた高次高調波によるコヒーレント軟X線の発生実験を集中して行った。安定化を主な目的としてOPCPA光源を高度化した結果、波長１．６ミクロン帯において、パルスエネルギー０．５ｍJ、パルス幅９フェムト秒台（光の電場周期の２サイクル以下）の位相制御された高強度極短パルス光を常時安定に発生させることが可能となった。この高強度赤外光を用いた高次高調波発生実験を進めた結果、最大光子エネルギーは330eVまで拡大し、「水の窓」領域でのコヒーレント軟X線発生に成功した。高次高調波の発生条件を系統的に制御することによって、軟X線スペクトルの構造が80eVを超える広帯域で系統的に変化することを見いだし、発生過程における光電子の運動の軌跡（トラジェクトリー）が、光電場の半周期ごとに異なるためであることを明らかにした。この結果は、世界最短波長での高次高調波の位相制御が実現されたことを意味しており、軟X線領域でのアト秒パルス発生の実現可能性を示唆するものである。
また、上記の研究活動と並行して、以下に挙げる二つの研究開発を進めた。（１）可視域における様々な超短パルス発生手法を赤外域へ拡大するための研究開発を行った。特に赤外域でのチャープミラーの開発も進めた結果、波長1200-2200nmにわたり約一オクターブの帯域をもつ分散補償ミラーを国内企業と共同で開発した。白色光干渉計を用いた分散特性の精密測定によって、予想通りの分散特性が得られていることを確認した。（２）固体における光電子分光への展開を目指して、東大物性研・辛研究室と共同で、光誘起相転移を示す固体の光電子分光に関する研究を開始した。これまでに光子エネルギー20eV付近の極紫外光を用いたフェムト秒時間分解分光を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高次高調波による「水の窓」領域のコヒーレント軟X線パルス発生とそのキャリアエンベロープ位相（CEP）による制御を新規開発した高強度レーザー光源を用いて実証し、系統的なデータを得ることができた。この結果は、高次高調波のCEP制御としては世界最短波長におけるものであり、今後の軟X線アト秒パルス発生を行う上で重要なマイルストーンとなっている。また、要素技術の開発や、固体の軟X線分光にむけたプロトタイプ的な研究にも着手し、予備的な段階ではあるが、良好な結果が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在稼働中のBIBO結晶を用いたOPCPA光源はほぼ完成の域に達したので、今後はアト秒分光への利用研究を重点的に行う。そのために、OPCPA光源の稼働率を高めるのと同時に、光電子分光および軟X線分光の専用ビームラインの開発を行い、早期に超短パルス軟X線分光の実証を行いたい。また、高次高調波の光子エネルギー1keVを目指した短波長化に関しては、BIBO結晶を用いたOPCPA光源の高エネルギー化を進めることと同時に、波長３ミクロン帯の高エネルギーOPCPA光源を新規に開発する。また、固体電子物性の研究者との連携を深めながら、固体の超高速軟X線分光への応用の準備を進める。
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