Development of next generation high intensity laser for high-throughput attosecond spectroscopy

本研究課題の目的は、高平均出力・高繰り返し固体レーザーを励起源とする次世代極短パルス光パラメトリック増幅光源を開発し、高次高調波として発生するアト秒軟X線パルスの平均出力を増大させることである。これにより、広く普及している高出力チタンサファイアレーザーを励起源とした極短パルス光パラメトリック増幅光源では実現不可能な、高いフォトンフラックスでのアト秒軟X線パルス発生が実現され、原子・分子を対象としてきたアト秒科学を物性科学へ展開させることが期待出来る。平成30年度4月から7月までの期間において、以下の二つの研究開発を実施した。（１）既存のYb固体レーザーシステムを用いて、固体薄板中での非線形伝搬を利用したパルス圧縮の予備実験を行った。簡便なセットアップで、時間幅180 fsのフェムト秒パルスのスペクトル幅を広帯域化することに成功した。また、適切な分散補償を行うことにより、時間幅10 fs程度までのパルス圧縮が可能という見通しを得た。本手法は、今後開発予定のYb固体レーザーをベースとした高出力光パラメトリック増幅光源におけるシードパルス発生手法として有望であり、今後、差周波発生による超広帯域赤外フェムト秒パルス発生等に適用する予定である。（２）米国University of Central Florida(UCF)のChangグループとの共同実験を行い、凝縮系薄膜に対する炭素K吸収端（光子エネルギー 280 eV付近）での軟X線吸収分光実験を試行した。本実験を通して、既存光源の高度化によって「水の窓」の長波長側における超高速軟X線吸収分光が実現可能であるという見通しが立ったため、光源開発と平行して、軟X線分光ビームラインの整備に着手した。

本研究課題の目的は、高平均出力・高繰り返し固体レーザーを励起源とする次世代極短パルス光パラメトリック増幅光源を開発し、高次高調波として発生するアト秒軟X線パルスの平均出力を増大させることである。これにより、広く普及している高出力チタンサファイアレーザーを励起源とした極短パルス光パラメトリック増幅光源では実現不可能な、高いフォトンフラックスでのアト秒軟X線パルス発生が実現され、原子・分子を対象としてきたアト秒科学を物性科学へ展開させることが期待出来る。平成30年度4月から7月までの期間において、以下の二つの研究開発を実施した。（１）既存のYb固体レーザーシステムを用いて、固体薄板中での非線形伝搬を利用したパルス圧縮の予備実験を行った。簡便なセットアップで、時間幅180 fsのフェムト秒パルスのスペクトル幅を広帯域化することに成功した。また、適切な分散補償を行うことにより、時間幅10 fs程度までのパルス圧縮が可能という見通しを得た。本手法は、今後開発予定のYb固体レーザーをベースとした高出力光パラメトリック増幅光源におけるシードパルス発生手法として有望であり、今後、差周波発生による超広帯域赤外フェムト秒パルス発生等に適用する予定である。（２）米国University of Central Florida(UCF)のChangグループとの共同実験を行い、凝縮系薄膜に対する炭素K吸収端（光子エネルギー 280 eV付近）での軟X線吸収分光実験を試行した。本実験を通して、既存光源の高度化によって「水の窓」の長波長側における超高速軟X線吸収分光が実現可能であるという見通しが立ったため、光源開発と平行して、軟X線分光ビームラインの整備に着手した。