2021 Fiscal Year Annual Research Report
Evolution of Attosecond Science by Next-generation Ultrashort-pulse Lasers
| Project/Area Number |
18H05250
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
板谷 治郎 東京大学, 物性研究所, 准教授 (50321724)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
|
| Keywords | 極短パルスレーザー / アト秒科学 / 非線形光学 / 軟X線分光 / 超高速分光 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和３年度（2021年度）は、主に以下の二項目についての研究を推進した。
（１）Ti:sapphireレーザーで励起された高強度赤外光源を用いたアト秒分光：光子エネルギー400 eVでのアト秒孤立軟X線パルスを用いたN2O分子の過渡吸収分光実験の量子力学シミュレーションを実施し、観測された二倍波振動の起源が内核励起状態における弱束縛電子のトンネルイオン化によるものであることを明らかにした。水薄膜ジェットの開発も進め、高強度中赤外光照射にともなう高次高調波発生において特異的な振動変調を観測し、その発生機構を探る実験に着手した。軟X線ビームラインに関しては、磁気ボトル型光電子分光器が完成し、軟X線ビームラインに導入し動作確認を行った。また原子（Kr）と分子（CO2）をターゲットとして、強レーザー場中でのトンネルイオン化と再散乱に関する光電子計測を行い、理論的に予測されていた再散乱に伴う量子力学的カットオフの普遍的な振る舞いを実証した。
（２）Yb固体レーザーで励起された高繰り返し極短パルス光源の開発：Yb固体レーザーを励起源とした光パラメトリック増幅器の性能改善を進めた結果、波長1900-2400 nmの赤外波長域をカバーする広帯域増幅と、分散補償ミラーを用いた精密な分散補償によって、中心波長2200 nmにおいて時間幅25 fs(電場振動の3.4周期に相当)で位相安定な極短パルス発生に成功した。本光源の10 kHzから100 kHzへの高繰り返し化にも着手した。また、Yb固体レーザーの下流に角度分解光電子分光装置を導入し、Ybレーザーの五倍波によるフェムト秒パルス光源（光子エネルギー6 eV）を開発し、固体の光電子分光実験に着手した。また、極端紫外域の高次高調波パルスを導入するためのビームラインの開発に着手し、光学素子用の真空チャンバーを開発・設置した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アト秒軟X線分光に関しては、気相分子を用いたアト秒過渡吸収分光が一段落し、内核励起分子の光励起ダイナミクスに関して興味深い知見が得られた。溶液系への展開のための水薄膜ジェットの開発も順調に進み、水における高次高調波の発生とその振動変調という予期していなかった結果も得られ、新しい方向への展開を進めた。トンネルイオン化に伴う再散乱現象の研究では、理論面での進展を踏まえた実験的検証を行い、カットオフ近傍の量子力学的振る舞いの普遍性を明らかにした。ビームライン開発については、約二年の開発期間を経て、アト秒軟X線分光ビームラインに磁気ボトル型光電子分光装置を導入した。また、Yb固体レーザーの下流には角度分解光電子分光装置が導入され、紫外パルスを用いた実験を行えるようになり、さらに、今後の短波長光源とビームライン開発の見通しが立った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
アト秒軟X線分光に関しては、水薄膜ジェットの開発が順調に進んでおり、真空チャンバー中への導入と軟X線過渡吸収分光実験を行う。また、磁気ボトル型光電子分光装置を用いたアト秒パルスの波形計測実験を行う。
Yb固体レーザーを用いた高繰り返し光源とその応用については、固体の角度分解光電子分光をターゲットとした光源開発を行う。具体的には、真空紫外（光子エネルギー11 eV）と極端紫外（光子エネルギー60 eV）での高次高調波発生を行い、光電子分光装置へ導入するビームライン光学系を整備し、実証実験を行う。
|
-
-
-
-
-
[Journal Article] Detecting electron-phonon coupling during photoinduced phase transition2021
Author(s)
Takeshi Suzuki, Yasushi Shinohara, Yangfan Lu, Mari Watanabe, Jiadi Xu, Kenichi L. Ishikawa, Hide Takagi, Minoru Nohara, Naoyuki Katayama, Hiroshi Sawa, Masami Fujisawa, Teruto Kanai, Jiro Itatani, Takashi Mizokawa, Shik Shin, and Kozo Okazaki
-
Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 103
Pages: L121105-1-6
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
[Journal Article] Attosecond electronic dynamics of core-excited states of N2O in the soft x-ray region2021
Author(s)
Nariyuki Saito, Nicolas Douguet, Hiroki Sannohe, Nobuhisa Ishii, Teruto Kanai, Yi Wu, Andrew Chew, Seunghwoi Han, Barry I. Schneider, Jeppe Olsen, Luca Argenti, Zenghu Chang, and Jiro Itatani
-
Journal Title
Phys. Rev. Res.
Volume: 3
Pages: 043222-1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
[Presentation] 時間角度分解光電子分光によるSmSの光誘起相転移ダイナミクス2022
Author(s)
陳奕同, 中村拓人, 渡邊浩, 鈴木剛, 任千慧, 劉珂成, 鐘益桂, 金井輝人, 板谷治郎, 辛埴, 岡﨑浩三, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
