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

使用太赫兹波和 X 射线脉冲实现亚周期时间分辨光谱的光源开发

基本信息

批准号：
22K14620
负责人：
金島圭佑
金额：
$ 2.91万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

本研究的目的是开发一种能够与同步辐射X射线脉冲和使用它的太赫兹波源同步的光纤激光器系统，实现结合X射线和近红外光的时间分辨光谱，以及X射线和太赫兹波是可以做的。 2022年，我们主要研发光纤激光系统和太赫兹波发生与检测系统。我们还开发了一种评估光学元件色散的装置，这在处理超短脉冲光时很重要，并将其发表在一篇论文中。在光纤激光器的开发过程中，我们开发了利用非线性偏振旋转的谐振器和光纤放大器。该系统可以输出波长为1600 nm、脉冲持续时间< 100 fs、平均功率~150 mW、重复频率为42.3 MHz的光脉冲串。谐振器长度可以使用堆叠式压电执行器进行控制，并且可以在同步加速器辐射设施 SPring-8 的 A 模式操作期间与 X 射线脉冲序列同步。我们还利用该光纤激光系统和有机非线性光学晶体DAST开发了太赫兹波发生和检测系统。检测时采用了使用半导体晶体ZnTe的电光采样方法。探测结果证实了中心频率为2 THz的太赫兹波的产生。