新型高性能軟X線レーザーの物理と開発実用化の研究

新型高性能软X射线激光器物理研究及开发及实际应用

• 批准号: 14GS0206
• 负责人: 黒田 寛人
• 金额: $ 308.59万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Creative Scientific Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14GS0206/
• 关键词: コヒーレント軟X線; 制御高次高調波; レーザー誘起共鳴増幅; 超解像観測; 蛍光共鳴エネルギー転移; 異常共鳴強力高調波; 軟X線レーザー; 高次高調波; レーザープラズマ; 高出力チタンサファイヤレーザー; 共鳴効果; 縦型励起方式; フェムト秒レーザー; 軟X線; 縦励起; 過渡的衝突型; 短パルスレーザープラズマ; Ni-Mo; 短パルスレザブラズマ

縦型過渡励起軟X線レーザー生成のための固体ターゲットからの高密度レーザープラズマを非線形媒質に用いる制御高次高調波軟X線レーザーを初めて提案、実証した。イオン化エネルギーの高いマンガンを用いて7.9nm(101次)の制御高調波軟X線を得たが、レーザープラズマからのイオンを用いた高次高調波では世界最高次の最短波長である。レーザー誘起共鳴増幅による特定次数のコヒーレント単一制御高調波軟X線が得られることを世界に先駆けて実証し高出力・高効率化を達成し、その機構を解明した。Inを初め、次々と異常強力単一周波数共鳴増幅を観測した。変換効率は〜10^<-4>と桁違いの大きさであり、1パルス当たり1μJ以上という高エネルギーを得た。全く新しい新スキーム光源であり、励起レーザー波長やチャープ量、強度を精密にコントロールすることによって波長制御や変換効率をさらに上げられることがわかり今後の大きな期待が持てる。金属ナノ粒子クラスターを固体ターゲットに用いると高次での高調波強度がバルクターゲットに較べて6倍もの増強になることも確認した。ダブルターゲット方式による2波長高次高調波同時発生のスキームも確立し、2つのターゲットを並べてプリアイオナイズしておきメインレーザーを打ち込むとそれぞれのターゲットに特性的なスペクトルが加算され特性的な2波長で同時に高調波の発生が実証され分光用光源として大いに期待が高まった。さらに半導体を含む種々の試料上に生成されるナノ構造が波長の数分の一以下になりうることや励起波長によってもナノ構造が劇的に変わることを発見するなど軟X線の応用の知見を得た。医学グループと連携してシグナル伝達の極微量計測システムにより蛍光共鳴エネルギー転移現象によるタンパク間のリガンド活性による構造変化をピコ秒スケールで時間発展観測をおこなった。このようにコヒーレント軟X線光源を有効利用・測定する手法等を開発し新展開を目指し水の窓領域への挑戦を続けている。

縦 type transition wound up soft X-ray レ ー ザ ー generated の た め の solid タ ー ゲ ッ ト か ら の high-density レ ー ザ ー プ ラ ズ マ を nonlinear medium に with い る suppression high order high-profile wave soft X-ray レ ー ザ ー を early め て proposal, be し た. イ オ ン change エ ネ ル ギ ー の high い マ ン ガ ン を with い て 7.9 nm (101) の high-profile wave suppression of soft X-ray を must た が, レ ー ザ ー プ ラ ズ マ か ら の イ オ ン を with い た high-profile high times wave で は の world highest time shortest wavelength で あ る. レ ー ザ ー induced resonance of rights に よ る specific number の コ ヒ ー レ ン ト 単 a high-profile wave suppression of soft X-ray が have ら れ る こ と を world に 駆 first け て card be し higher strength, high rate of unseen を reached し, そ の institutions を interpret し た. Inを initial め, secondary 々と anomalous intensity 単 one-cycle wavenumbers resonance amplitudes を観 measurement を た. Variations in rate of unseen は ~ 10 ^ < - > 4 と girder violations い の big き さ で あ り, 1 パ ル ス when た り above 1 mu J と い う high エ ネ ル ギ ー を た. All new し く い new ス キ ー ム light で あ り, excitation レ ー ザ ー wavelength や チ ャ ー プ amount, intensity を precision に コ ン ト ロ ー ル す る こ と に よ っ て wavelength suppression や - in sharper rate を さ ら に on げ ら れ る こ と が わ か り future の big き な expect が hold て る. Metal ナ ノ particle ク ラ ス タ ー を solid タ ー ゲ ッ ト に with い る と higher で の high-profile wave intensity が バ ル ク タ ー ゲ ッ ト に more べ 6 times て も の raised strong に な る こ と も confirm し た. ダ ブ ル タ ー ゲ ッ ト way に よ る 2 high wavelength high-profile wave and 発 の ス キ ー ム も establish し, 2 つ の タ ー ゲ ッ ト を and べ て プ リ ア イ オ ナ イ ズ し て お き メ イ ン レ ー ザ ー を play ち 込 む と そ れ ぞ れ の タ ー ゲ ッ ト に features な ス ペ ク ト ル が addition さ れ な 2 wavelength で に high-profile wave at the same time the characteristic of の 発 raw が card be さ れ points Light source と て て large に に expectation が high まった. さ ら に semiconductor を む 々 species. の sample に generated さ れ る ナ ノ tectonic が wavelength の の a few points below に な り う る こ と や wound up wavelength に よ っ て も ナ ノ tectonic が drama に - わ る こ と を 発 see す る な ど soft X-ray の 応 with の knowledge を た. Medical グ ル ー プ と し link-up て シ グ ナ ル 伝 da の extremely trace measuring シ ス テ ム に よ り 蛍 resonance light エ ネ ル ギ ー planning shift に よ る タ ン パ ク between の リ ガ ン ド active に よ る structure - the を ピ コ seconds ス ケ ー ル で time 発 exhibition 観 measuring を お こ な っ た. こ の よ う に コ ヒ ー レ ン ト soft X-ray source を have sharper, has been applied to the determination す る methods such as open を 発 し new launch を refers し water の 窓 field へ の pick 戦 を 続 け て い る.

项目成果

optimization of harmonic generation from boron plasma

硼等离子体谐波产生的优化

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. of Appl. Phys. 99
• 作者: R. A. Ganeev;M. Suzuki;L. B. Elouga Bom;M. Suzuki;T. Q. Jia;R. A. Ganeev;R. A. Ganeev
• 通讯作者: R. A. Ganeev

Advanced 20TW Ti : S laser system for X-Ray laser and coherent XUV generation irradiated by ultra-high intensities

先进的 20TW Ti:S 激光系统，用于超高强度照射下的 X 射线激光和相干 XUV 生成

• 发表时间: 2005
• 期刊: Laser and Particle Beains. 23
• 作者: H Kuroda;M Suzuki;RGaneev;Ju Zhang;M Baba;T Ozaki;Zhi Yi Wei;Jie Zhang
• 通讯作者: Jie Zhang

Tuneyuki Ozaki, Hidetoshi Nakano, Hiroto Kuroda: "Charactristics of longitudinally pumped nickellike molybdenum x-ray lasers generated in waveguides"J.O.S.A. B. 19. 1335 (2002)

Tuneyuki Ozaki、Hidetoshi Nakano、Hiroto Kuroda：“波导中产生的纵​​向泵浦镍钼 X 射线激光器的特性”J.O.S.A.

The ultrafast excitation processes in femtosecond laser-induced damage in dielecric omnidirectional reflectors

飞秒激光诱导介电全向反射器损伤的超快激发过程

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. of Appl. Phys. 100
• 作者: R. A. Ganeev;M. Suzuki;L. B. Elouga Bom;M. Suzuki;T. Q. Jia
• 通讯作者: T. Q. Jia

laser ablation of GaAs in liquids : optical, and nonlinear optical characteristics of colloidal solutions,

液体中砷化镓的激光烧蚀：胶体溶液的光学和非线性光学特性，

• 发表时间: 2005
• 期刊: Appl. Phys.B 80
• 作者: R.A.Ganeev;M.Baba;A.I.Ryasnyansky;M.Suzuki;H.Kuroda
• 通讯作者: H.Kuroda