テラヘルツ波とX線パルスによるサブサイクル時間分解分光の実現に向けた光源開発

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本研究の目的は放射光X線パルスと同期可能なファイバーレーザーシステム及びそれを用いたテラヘルツ波源を開発し，Ｘ線と近赤外光，またX線とテラヘルツ波を組み合わせた時間分解分光を実現することである．2022年度は主に，ファイバーレーザーシステムの開発とテラヘルツ波の発生・検出システムの開発を行った．また，超短パルス光を取り扱う上で重要となる，光学素子の分散を評価する装置を開発し，論文として発表した．ファイバーレーザーの開発においては，非線形偏波回転を利用した共振器およびファイバー増幅器を開発した．本システムは，波長1600 nm, パルス時間幅 < 100 fs，平均パワー ~150 mW，繰り返し周波数 42.3 MHz の光パルス列を出力可能である．共振器長はスタック型のピエゾアクチュエータを用いて制御可能となっており，放射光施設SPring-8のAモード運転時のX線パルス列と同期が可能となっている．本ファイバーレーザーシステムと有機非線形光学結晶DASTを用いて，テラヘルツ波の発生・検出システムの開発も行った．検出にあたっては半導体結晶ZnTeを用いた電気光学サンプリング法を用いた．検出の結果，2 THz を中心周波数とするテラヘルツ波の発生を確認した．