二波長合成レーザーパルスを用いた単一アト秒パルスの発生と評価

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23760057
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 高橋 栄治 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (80360577)
• キーワード: レーザー / 高次高調波発生 / アト秒パルス

研究概要

昨年度までに，近赤外域の二波長合成レーザーパルスを用いることにより，簡易に孤立アト秒パルス (isolated attosecond pulse: IAP) を発生させる手法の開発を行い，GW クラスの出力を持つIAP 光源の開発に成功した．本手法は，申請者が提案，実証してきた二つのオリジナル手法に基づいており，高い変換効率と優れたパワースケーラビリティーを兼ね備えている．
本年度は，IAP 発生の安定化及び最適化を行うため，二波長合成レーザーパルス生成に利用するマッハツェンダー干渉計内にアクティブなフィードバック系を組み込み，合成電場の安定化に取り組んだ．まず光学経路の安定度を評価するため，CW レーザー光を光学経路に通し，その空間干渉を計測することで位相安定性を評価した．経路内の空気揺らぎや振動等によって 相対位相がドリフトしていることが観測された．そこで OPA の光学経路にウェッジプレート を挿入し，計測した相対位相値を参照信号として，動的なフィードバックをウェッジプレートにかけ，その挿入深さをコントロールすることで遅延経路の安定化を行った．結果，光学経路のドリフトを2nm 以下，時間に換算すると 55 as にまで低減することに成功した．このフィードバック制御により，二波長合成レーザー場の時間プロファイルを長期時間にわたって固定することが可能となった．また二波長レーザー電場を利用した新たな研究テーマとして電子の局在化に関する数値シミュレーション研究を新たにスタートさせた．二波長レーザー間の位相をコントロールすることで効率よく電子を局在化制御できる手法の探索に成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Attosecond nonlinear optics using gigawatt-scale isolated attosecond pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi, 他4名
  • 雑誌名: Nat Commun. 巻: 4 ページ: 3691
  • DOI: 10.1038/ncomms3691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extreme ultraviolet free electron laser seeded by high-order harmonic (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Togashi, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, T. Sato, A. Iwasaki, S. Owada, K. Yamanouchi, T. Hara, S. Matsubara, T. Ohshima, Y. Otake, K. Tamasaku, H. Tanaka, T. Tanaka, H. Tomizawa, T. Watanabe, M. Yabashi, T. Ishikawa
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 93 ページ: 25
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2013.06.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full-coherent free electron laser seeded by 13th- and 15th-order harmonics of near-infrared femtosecond laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: T Sato, A Iwasaki, S Owada, K Yamanouchi, E J Takahashi et al.,
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 46 ページ: 164006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interferometry of an attosecond pulse train generated from Xe gas target (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Nabekawa, Toshihiko Shimizu, Yusuke Furukawa, Eiji J. Takahashi, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 414 ページ: 20
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2012.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier envelope phase dependence of electron localization in the multicycle regime (2013)
  • 著者名/発表者名: Pengfei Lan, Eiji J Takahashi, Kunlong Liu, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 15 ページ: 063023
  • 査読あり
• [学会発表] Generation of intense isolated attosecond pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: The 6th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation (AWCXR)
  • 発表場所: Shanghai, Chaina
  • 年月日: 20140112-20140115
  • 招待講演
• [学会発表] Microjoule Isolated Attosecond Pulses by High-order Harmonic Generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: Progress In Electromagnetics Research Symposium
  • 発表場所: Stockholm,Sweden
  • 年月日: 20130812-20130815
  • 招待講演
• [学会発表] Intense full-coherent seeded FEL operation in EUV region (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on Attosecond Physics ATTO2013
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20130708-20130712
• [学会発表] Microjoule isolated attosecond pulses created by high-order harmonic generation (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: the 10th Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO-PR 2013)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20130630-20130704
  • 招待講演
• [学会発表] A few tens of microjoule full-coherent EUV-FEL seeded by high-order harmonic beam (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: CLEO 2013
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 年月日: 20130609-20130614
• [学会発表] Generation of Gigawatt-scale Isolated Attosecond Pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji J. Takahashi
  • 学会等名: European Conference on Lasers and Electro-Optics and the XIIth International Quantum Electronics Conference (CLEO®/Europe-IQEC) (CLEO2013)
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 20130512-20130516
  • 招待講演