軸対称ベクトルビームによる真空中での第3高調波発生に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

超高強度レーザー光を用いた真空非線形光学現象の観測実験に向けて指針を示すために,軸対称ベクトルビームの照射によって真空中から生じる放射光の第3高調波成分を観測するための最適な実験条件を理論的に導くことを目的として研究を行った.入射光を集光する角度(開口角)やパルス幅などを変数として第3高調波を求める計算コードを作成して放射光を計算した結果,真空中の分極の第3高調波成分は基本波成分と同程度の大きさの振幅をもつにもかかわらず,放射光の光子数に関しては開口角をどのように変えても4光子過程における運動量保存則が満たされず,第3高調波成分は基本波成分に対して無視できるほど小さくなることが分かった.当初の予定では放射光の第3高調波成分を計算した後に真空中の残留気体による散乱光を計算して,それらを比較する予定だった.しかしながら,上で述べたように1ビームの照射では観測可能な第3高調波成分を発生させることができないということが明らかになったため,散乱光の計算はしなかった.その代わりに,ビーム数を増やした場合の非線形光学現象の変化を調べた.具体的には,反対方向に伝搬する2本の直線偏光のレーザー光を真空中の1点に集光した場合に生じる放射光を計算した.この計算により,レーザー光の強度や出力は変わらないにも関わらず,分極と磁化の振幅は1ビームの場合と比べて非常に大きくなり,その結果として放射光の光子数も1ビームの場合と比べて3桁以上増加するという結果が得られた.これにより,真空とレーザー光の相互作用の大きさは,光の強度やエネルギーだけでなく照射するビームの幾何学配置に大きく依存することが分かった.