超短パルス高出力レーザーによる高エネルギーフェムト秒軟X線発生に関する研究

超短パルス高出力レーザーとガスの相互作用により発生する高次高調波を利用して,テーブルトップサイズのフェムト秒コヒーレント軟X線光源の開発を行うことを目的とする.本年度は,より高効率な高調波発生を行うために,出力エネルギー0.3mJ,パルス幅10fs,繰り返し1kHzのレーザー光源開発を行った.レーザーシステム出力後の光パルスをガスセル内に設置された中空フェイバーに導入しスペクトルの広帯域化を行い,分散補償ミラーによるパルス圧縮を行う事で12fsのパルス幅を実現した.開発された光源を用いて高調波発生を行うことで,集光強度を増加させた際のターゲットガスのイオン化を低減でき,高調波発生の高効率化を行うことが可能となる.高調波は励起レーザーと同軸方向に発生するため,光源利用においては励起レーザーと高調波ビームを空間的に分離する必要がある.しかしながら高強度の励起レーザーに耐えうる実用的フィルターが存在せず,それが高調波の高出力化を制限する一つの要因でもあった.そこでポンプ光に対して高ダメージ閾値及び高減衰率,高調波に対しては高反射率を持つビームスプリッターの開発を行った.シリコン基板のブリュースター角波長依存性を利用し、ポンプ光(800nm)のみを基板に吸収もしくは透過させ、反射率0,7@29.6nm,減衰率10^-5@800nmを達成した。シリコン基板反射後の高調波スペクトルの変調や,空間分布の乱れは発生しておらず良好なビームが得ることができた.本手法を用いる事で,XUVから軟X線領域における高調波のスループットを従来の金属薄膜の分離法よりも数倍向上させる事が可能である.

超短パルス高出力レーザーとガスの相互作用により発生する高次高調波を利用して,テーブルトップサイズのフェムト秒コヒーレント軟X線光源の開発を行うことを目的とする.本年度は,より高効率な高調波発生を行うために,出力エネルギー0.3mJ,パルス幅10fs,繰り返し1kHzのレーザー光源開発を行った.レーザーシステム出力後の光パルスをガスセル内に設置された中空フェイバーに導入しスペクトルの広帯域化を行い,分散補償ミラーによるパルス圧縮を行う事で12fsのパルス幅を実現した.開発された光源を用いて高調波発生を行うことで,集光強度を増加させた際のターゲットガスのイオン化を低減でき,高調波発生の高効率化を行うことが可能となる.高調波は励起レーザーと同軸方向に発生するため,光源利用においては励起レーザーと高調波ビームを空間的に分離する必要がある.しかしながら高強度の励起レーザーに耐えうる実用的フィルターが存在せず,それが高調波の高出力化を制限する一つの要因でもあった.そこでポンプ光に対して高ダメージ閾値及び高減衰率,高調波に対しては高反射率を持つビームスプリッターの開発を行った.シリコン基板のブリュースター角波長依存性を利用し、ポンプ光(800nm)のみを基板に吸収もしくは透過させ、反射率0,7@29.6nm,減衰率10^-5@800nmを達成した。シリコン基板反射後の高調波スペクトルの変調や,空間分布の乱れは発生しておらず良好なビームが得ることができた.本手法を用いる事で,XUVから軟X線領域における高調波のスループットを従来の金属薄膜の分離法よりも数倍向上させる事が可能である.