アト秒軟X線パルスの発生と軟X線非線形過程の研究

阿秒软X射线脉冲产生及软X射线非线性过程研究

基本信息

批准号：
09305006
负责人：
渡部俊太郎
金额：
$ 23.81万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

1フェムト秒(10^<-15>秒)の波束の広がりは0.3μmであり、0.3μmの波長の1サイクルに対応する。光のパルス幅は振動の包らく線の幅であるから、既に定義を越えている。1フェムト秒を切り、アト秒(10^<-18>秒)の領域に入るためには、短波長であることが絶対条件である。この研究では真空紫外から軟X線のコヒーレント光である高次高調波を用いてアト秒パルスに挑戦することが目的であった。平成9年度は極短紫外域(88nm)における新しいパルス幅の測定法を確立した。パルス幅測定のためには非線形光学過程が必要である。この研究で初めて高次高調波による多光子イオン化を観測し、自己相関法を用いて、パルス幅の測定を行った。パルス幅は88nmで27フェムト秒であった。繰り返し10Hzのレーザーを用いたため測定に20分程度かかり、その間のレーザーの安定性の問題があった。そのため繰り返し1kHzのテラワット級チタンサファイアレーザーを開発した。更なる短パルス化のためには高調波発生過程で起きるチャープを補償する必要がある。高調波に正の分数を与えることにより初めてパルス圧縮に成功し13フェムト秒を得た。この時用いた基本波のパルス幅は115フェムト秒であり、10フェムトの基本波を用いれば、アト秒パルスが得られる見通しを得た。

1飞秒（10^-15秒）的波包扩展为0.3μm，对应于0.3μm波长的一个周期。光的脉冲宽度是振动包络的宽度，因此它已经无法定义。为了降低到 1 飞秒以下并进入阿秒（10^<-18> 秒）区域，短波长是绝对要求。这项研究的目的是利用高次谐波挑战阿秒脉冲，高次谐波是从真空紫外到软 X 射线的相干光。 1997年，我们建立了一种新的极短紫外区（88 nm）脉冲宽度测量方法。脉冲宽度测量需要非线性光学过程。在这项研究中，我们首次观察到高次谐波引起的多光子电离，并使用自相关方法测量了脉冲宽度。脉冲宽度为88 nm和27飞秒。由于反复使用10Hz激光器，大约需要20分钟才能完成测量，而这段时间激光器的稳定性存在问题。为此，我们开发了重复频率为1kHz的太瓦级钛蓝宝石激光器。为了进一步缩短脉冲，需要对谐波产生过程中出现的啁啾进行补偿。通过给谐波赋予正分数，我们首次成功压缩了脉冲并获得了 13 飞秒。此时使用的基波的脉冲宽度为115飞秒，通过使用10飞秒的基波可以获得阿秒脉冲。