レーザー電場と非線形媒質の対称性の同時操作による高次高調波発生の制御

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本研究を遂行するためには、①「高調波発生のおける伝搬の効果」、および②「偏光制御した高調波発生メカニズムの観測手法の開発」が必須である。以下では、この詳細について述べ、最後に展望について説明する。①「高調波発生における伝搬の効果」については、伝搬の効果を考慮した上での偏光制御を明らかにするために、3 ,4倍波発生を行った。本研究で、スピン角運動量保存則と位相整合の効果が相互作用した場合、生じる高調波の強度がどのようになるのかを実験と数値計算によって確かめた。その結果、スピン角運動量保存則から予想される結果とは全く異なる結果が得られることが予想され、実験で確かめることに成功した。②「偏光制御した高調波発生メカニズムの観測手法の開発」について、固体高調波発生において、回転ドップラーシフトという現象を利用して、高調波発生の非線形過程を分離する手法を提案した。本手法は、特に偏光制御した高調波発生を理解するために重要で、かつ摂動・非摂動領域に関係なく成り立つ汎用的な手法である。この提案した手法に基づいて実験を行い、この手法が有効であることを示した。最後に本研究の展望について述べる。高調波発生をフォトンの保存則から考えることができる理由は、高調波がパラメトリックプロセス、すなわち反応の前後で関与した物理量が保存する過程であることに基づいている。本研究の実験結果は、フォトンの保存則を考えることで見通し良く、そして保存則を考えないと正確に解釈できないことを例証するものである。また、この保存則は高調波の次数、すなわち摂動・非摂動関係なく成立するものである。したがって、本研究の知見は、発生する各々の高調波においてどのような強度で発生するのかを予想できる指針につながると考えられる。