サブ・オングスローム波長でのＸＦＥＬのフル・コヒーレント化の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24656069
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 松原 伸一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 研究員 (90532135)
• 研究分担者: 冨澤 宏光 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 副主幹研究員 (40344395) ; 高橋 栄治 独立行政法人理化学研究所, 緑川レーザー物理工学研究室, 専任研究員 (80360577) ; 岡安 雄一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 研究員 (90509910)
• キーワード: ラジアル偏光 / 高次高調波 / シードFEL

研究概要

X線領域のレーザ出力が可能な自由電子レーザ（FEL）において、出力のフル・コヒーレンス化を行うための技術研究を実施した。FELのフル・コヒーレント化のために、電子ビームに外部からレーザ光を重ねて変調を与える。本研究では、ラジアル偏光の外部レーザ光源を用いた新しいシードFELの技法開発を目的としている。昨年度にラジアル偏光レーザと電子ビームを重ねて変調を与える手法について検討をした。そこで、当初構想の方法では所望の変調を与えることが困難であることがわかり、新しい構成を考案した。本年度は、キー技術の1つであるラジアル偏光・高次高調波の生成を引き続き行った。
具体的には、昨年度実施した基本波ラジアル偏光レーザ光源から、ラジアル偏光の高調波の生成を試みた。基本波ラジアル偏光レーザは波長800nmの超短パルスTi:Sapphireレーザ光を、1/2波長板の角度を8パターンにずらして配置した特殊光学素子を通すことにより生成した。横モードにおいて、ビーム軸に対して軸対称に位相を半波長ずらすことにより、ラジアル偏光とした。この光源を集光して気体を非線形媒質として高調波の発生を確認した。ラジアル偏光の高次高調波の検証を確実に行うため低次の高調波を対象にした。波長266nmである3次高調波を生成し、ラジアル偏光であるかその偏光特性を調べた。しかしながら、ラジアル偏光・高次高調波を確認することができていない。これは、集光点において望まない非線形現象が起こっているためであると考えている。シミュレーションによる検討においては、生成が可能であることが検証出来ている。