Attosecond Science in the sub-keV region

亚keV区域的阿秒科学

• 批准号: 19H05628
• 负责人: 緑川 克美
• 金额: $ 126.8万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05628/
• 关键词: 量子エレクトロニクス; アト秒科学; レーザー工学; 超高速光化学; 非線形光学; 超高速光科学

2021年度までに中心波長800 nmのフェムト秒チタンサファイア（Ti:S）レーザーを励起光としたDC-OPAを用いて1.3から2.0μm帯においてパルス幅 70fsで100mJ級のエネルギーを得ている。2022年度は、シード光およびDC-OPAに改良を加え、この光源のパルス幅をサブ２サイクルにまで圧縮することに成功し，10.4fs，10TWを達成した。さらに、これを用いて高孤立アト秒パルスの発生を行い、観測されたスペクトル形状の変化からCEP依存性を測定した結果、ハーフサイクルカットオフと呼ばれる孤立アト秒パルスに特徴的なスペクトル構造が観測された。これは100mJ級のサブ2サイクル光で発生した高次高調波のハーフサイクルカットオフ（孤立アト秒パルス）の初めての実証である。これらの成果は、従来の孤立アト秒パルスのエネルギーを2から3桁増大させるものであり、アト秒非線形光学やナノイメージング等への応用が期待される。また、並行してアト秒高調波による軟Ｘ線過渡吸収分光計測のためのビームラインの整備を行い、液体の薄膜ジェットターゲットを開発した。この液体薄膜ジェットは、2本のノズルから噴出された溶液をある角度で交差させる事によりシート状の液流を形成することができる。ノズルの径および交差角度を調整することにより、薄膜の厚さは制御可能である。薄膜の厚さは光学干渉法で計測し、最も薄い領域で約2μmであった。液体ジェットの排気では、気体に比べてターボ分子ポンプへの負荷が大きくなるため、このポンプには新たにチラーを導入し水冷方式とし、大気中での予備実験をもとに真空容器内で動作可能な機構を設計製作した。

到第2021财年，使用DC-OPA在1.3-2.0μm带中以脉冲宽度为70fs获得100MJ级的能量，其中心波长为800 nm，作为激发光。在2022财年中，对种子光和DC-OPA进行了改进，并成功地压缩了该光源的脉冲宽度为低2个循环，达到了10.4fs和10tw。此外，使用它产生了高度孤立的Attosent脉冲，并根据观察到的光谱形状变化来测量CEP依赖性，结果，观察到分离的attosecond puls的光谱结构特征称为半周期截止。这是由100MJ Class Sub-2循环光产生的高阶谐波的半周期截止（孤立的Attosent脉冲）的首次演示。这些结果将常规分离的Attsond脉冲的能量增加了两个至三个数量级，预计将应用于Attosecond非线性光学元件和纳米成像。此外，在并行的是，开发了光束线，用于使用Attosond谐波测量软X射线瞬态吸收光谱，并开发了液态薄膜射流目标。该液体薄膜射流可以通过以一定角度从两个喷嘴中弹出的溶液来形成类似薄片的液体流。通过调节喷嘴的直径和交叉角，可以控制薄膜的厚度。通过光学干涉法测量膜的厚度，在最薄的区域中约为2μm。在液体喷气机的排气中，涡轮分子泵上的负载大于气体的负载，因此将新的冷却器引入了该泵中并使用了水冷方法，并且可以在真空容器中操作的机制是根据大气中的初步实验设计和制造的。

项目成果

Ultrafast electron-nuclear wavepacket in O2+ generated and probed with attosecond pulse trains

O2 中的超快电子核波包生成并用阿秒脉冲串探测

• DOI: 10.1088/1361-6455/ab94cc
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
• 作者: Fukahori Shinichi;Matsubara Takuya;Nabekawa Yasuo;Yamanouchi Kaoru;Midorikawa Katsumi
• 通讯作者: Midorikawa Katsumi

Development of an optical parametric amplifier laser system delivering CEP-stabilized sub-cycle pulses in SWIR region

开发光学参量放大器激光系统，在 SWIR 区域提供 CEP 稳定的子周期脉冲

• 发表时间: 2022
• 作者: Yu-Chieh Lin;Y. Nabekawa;K. Midorikawa
• 通讯作者: K. Midorikawa

高次高調波を用いた極端紫外域におけるアト秒分光

使用高次谐波的极紫外区域阿秒光谱

• 发表时间: 2022
• 作者: 鍋川康夫;松原卓也;石川顕一;山内薫;緑川克美
• 通讯作者: 緑川克美

Observation of XUV induced ultrafast dynamics by attosecond pulse trains

通过阿秒脉冲序列观察 XUV 诱发的超快动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Nakamura Satoshi;Mitomo Hideyuki;Ijiro Kuniharu;T. Teranishi;K. Midorikawa
• 通讯作者: K. Midorikawa

Development of multiplex ion momentum imaging methods for investigating ultrafast molecular dynamics of polyatomic molecules

开发用于研究多原子分子超快分子动力学的多重离子动量成像方法

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Okino;K. Midorikawa
• 通讯作者: K. Midorikawa