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2015 年度 実施状況報告書

孤立アト秒パルスの回折限界集光と世界最高強度 XUV 場発生

研究課題

研究課題/領域番号 26600122
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, 光量子工学研究領域, 専任研究員 (80360577)

研究分担者 豊田 光紀  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40375168)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード応用光学・量子光工学 / 光学素子 / アト秒パルス
研究実績の概要

XUV ミラーの材料候補である SiC/Mg, Cr/Mg, Sc/Si の三種類の多層膜ペアーを各種成膜条件下において製作し,分子研 UVSOR BL5B を用いて実波長における反射率測定を行った.計算反射率には劣るものの SiC/Mg において 40 % 近い反射率と 2eV を超えるバンド幅を得ることに成功した.得られたバンド幅は 500 アト秒以下のパルス幅をカバーすることができる帯域量であり,反射率,バンド幅共にアト秒レーザーを集光する光学系に十分使用できる多層膜ミラーを製作することに成功した.
一方,アト秒レーザーにおいてフーリエ限界パルスを実現するには,ミラー帯域だけでなく多層膜ミラーの反射位相を制御する必要がある.そこで TEY (Total Electron Yield) 法を用いて製作した多層膜ミラーの反射位相の評価を行った.放射光による反射率測定の際,反射光強度と同時にミラー表面からの光電子の量を測定する.光電子の脱出深さは 1 nm 程度で,その量はミラー表面の光強度に比例する.また,ミラー表面には,入射光と反射光からなる定在波が生じており,定在波の節や腹の位置はミラーの反射位相により変化する.これら2つの関係を用いて,ミラーの反射位相を推定することができる.TEY 法から得た反射位相は数値計算により求めた設計値と良く一致しており,作製した SiC/Mg 多層膜ミラーにおいて,ほぼ設計通りの反射位相スペクトルが得られることが明らかになった.さらに,測定した反射位相,ミラー帯域,および理研において稼働中のアト秒レーザーのバンド幅を用いて本ミラーを組み込んだシュバルツシルト光学系により取り出すことができるアト秒パルスの時間プロファイルの評価を行った.

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

放射光を用いた実波長におけるミラー効率評価により,シュバルツシルト光学系に採用する多層膜材料及びパラメーターの決定まで完了し,現在ミラペアーの成膜段階にあることから,おおむね順調に進んでいると考える,また TEY 法により当初予定していなかった多層膜ミラーの反射位相スペクトルを実験的に決定できたことは,分散に敏感なアト秒パルスを取り扱う上で非常に重要な情報となる.一方,理研にて取り組んできたアト秒パルス生成用の2波長合成レーザー場発生装置の再立ち上げ,及び高安定化も全て完了した.

今後の研究の推進方策

東北大にて製作中の特別設計のミラーホルダーに成膜された多層膜ミラーを組み込みシュバルツシルト光学系の立ち上げを行う.また開発されたシュバルツシルト光学系によるアト秒パルスの集光実験に取り組む.

次年度使用額が生じた理由

他予算からも本研究について補助が得られた為,本研究費から拠出する予算を抑えることができ,結果余剰金が発生した.

次年度使用額の使用計画

ミラー成膜の為の多層膜材料,及びレーザー用光学部品を購入予定.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Carrier-envelope phase stabilization of a 16 TW, 10 Hz Ti:sapphire laser2015

    • 著者名/発表者名
      EIJI J. TAKAHASHI, YUXI FU, AND KATSUMI MIDORIKAWA
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 40 ページ: 4835-4838

    • DOI

      10.1364/OL.40.004835

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-energy infrared femtosecond pulses generated by dual-chirped optical parametric amplification2015

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

      Optics Letters

      巻: 40 ページ: 5082-5085

    • DOI

      10.1364/ol.40.005082

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optimization and characterization of dual-chirped optical parametric amplification2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Fu, E. J. Takahashi, Q. Zhang, P. Lu, K. Midorikawa
    • 雑誌名

      Journal of Optics

      巻: 17 ページ: 124001 (9pp)

    • DOI

      10.1088/2040-8978/17/12/124001

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] EUV Multilayer Mirrors for Focusing Isolated Attosecond Pulse in 40 nm Wavelength Region2015

    • 著者名/発表者名
      M. Toyoda, Y. Tamaru, S. Mori, K. Sawada, Y. Fu, E. J. Takahashi, A. Suda, F. Kannari, K. Midorikawa and M. Yanagihara
    • 雑誌名

      UVSOR ACTIVITY REPORT 2015

  • [学会発表] 単一アト秒パルス用回折限界集光シテムの開発32016

    • 著者名/発表者名
      田丸裕基、森哲、澤田和寛、Fu Yuxi、高橋栄治、須田亮、神成文彦、緑川克美、豊田光紀
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大 大岡山キャンパス (東京)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] FU Yuxi、TAKAHASHI Eiji J.、TAMARU Yuuki、MIDORIKAWA Katsumi2016

    • 著者名/発表者名
      Carrier envelope phase stabilization using orthogonally polarized reference pulse
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大 大岡山キャンパス (東京)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 高出力光シンセサイザーの開発2016

    • 著者名/発表者名
      田丸 裕基、高橋 栄治、Fu Yuxi、Muecke Oliver D.、Kertner Frantz X.、須田 亮、緑川 克美
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大 大岡山キャンパス (東京)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Carrier-envelope phase stabilization of a 10 Hz high-energy Ti:Sapphire laser system2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
    • 学会等名
      IPC 2015
    • 発表場所
      バージニア(米国)
    • 年月日
      2015-10-04 – 2015-10-08
    • 国際学会
  • [学会発表] 単一アト秒パルス用回折限界集光システムの開発22015

    • 著者名/発表者名
      田丸裕基、森哲、澤田和寛、Fu Yuxi、高橋栄治、須田亮、神成文彦、緑川克美、豊田光紀
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場 (愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] EUV用極限集光システムに向けた高反射率多層膜鏡の製作2015

    • 著者名/発表者名
      田丸裕基、森哲、澤田和寛、Fu Yuxi、高橋栄治、須田亮、神成文彦、緑川克美、豊田光紀
    • 学会等名
      軟X線イメージングの描く未来
    • 発表場所
      分子科学研究所 (愛知県・岡崎市)
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-08
  • [学会発表] High-energy infrared pulses by dual-chirped optical parametric amplification2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
    • 学会等名
      Ultrafast optics 2015
    • 発表場所
      北京(中国)
    • 年月日
      2015-08-16 – 2015-08-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Tunable single-order harmonic beam created by a multilayer mirror monochromator2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji J. Takahashi, Masatoshi Hatayama, Satoshi Ichimaru, Katsumi Midorikawa
    • 学会等名
      ATTO2015
    • 発表場所
      モントリオール(カナダ)
    • 年月日
      2015-07-06 – 2016-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Carrier-envelope phase stabilization of a 10-Hz high-energy Ti:Sapphire laser2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji J. Takahashi, Yuxi Fu, Katsumi Midorikawa
    • 学会等名
      ATTO2015
    • 発表場所
      モントリオール (カナダ)
    • 年月日
      2015-07-06 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Energy Infrared Femtosecond Pulses by Dual-Chirped Optical Parametric Amplification2015

    • 著者名/発表者名
      Yuri Fu, Eiji J. Takahashi, Katsumi Midorikawa
    • 学会等名
      CLEO 2015
    • 発表場所
      SanJose(米国)
    • 年月日
      2015-05-10 – 2015-05-15
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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