Extreme ultraviolet free electron laser seeded by high-order harmonic

高次高調波によるシード型自由電子レーザー

富樫 格*; 高橋 栄治*; 緑川 克美*; 青山 誠; 山川 考一; 佐藤 尭洋*; 岩崎 純史*; 大和田 成起*; 山内 薫*; 原 徹*; 松原 伸一*; 大島 隆*; 大竹 雄次*; 田中 均*; 田中 隆次*; 冨澤 宏光*; 渡部 貴宏*; 矢橋 牧名*; 石川 哲也*

Togashi, Tadashi*; Takahashi, Eiji*; Midorikawa, Katsumi*; Aoyama, Makoto; Yamakawa, Koichi; Sato, Takahiro*; Iwasaki, Atsushi*; Owada, Shigeki*; Yamanouchi, Kaoru*; Hara, Toru*; Matsubara, Shinichi*; Oshima, Takashi*; Otake, Yuji*; Tanaka, Hitoshi*; Tanaka, Takashi*; Tomizawa, Hiromitsu*; Watanabe, Takahiro*; Yabashi, Makina*; Ishikawa, Tetsuya*

自由電子レーザー(FEL)は、共振器を使用しない自己増幅自発放射(SASE)方式を用いている。この方式では、自然放射光を種光としてレーザー発振・増幅するため、発振したレーザー光のスペクトルや時間波形がスパイク状構造になる欠点がある。この問題点を解決するために、短波長光源である高次高調波をFELにインジェクションし、スペクトルや時間波形にスパイク構造のないフルコヒーレント化された極端紫外領域のシード型自由電子レーザーの研究開発を進めている。高次高調波を発生させるドライブレーザーである高出力フェムト秒・チタンサファイアCPAレーザーシステムは、これまで原子力機構で培ったレーザー技術を設計に活かし、レーザーシステムの構築を行った。そして、このドライブレーザーをXeガス中に集光して得られる13次高調波(波長61.2nm)をシード光としてFELへインジェクションし、極端紫外領域でシード型FEL(波長61.2nm)の発振に世界で初めて成功した。高次高調波のシーディングによりSASE方式特有のスパイク構造がなくなり、スムーズなスペクトルが得られた。

The 13th harmonic of a Ti:sapphire laser has been significantly amplified with the SCSS test accelerator. The temporal and spatial overlap of the electron beam and the high harmonic radiation were precisely tuned for achieving the seeded free electron laser operation. With numerical simulation the present HH-seeded FEL scheme could readily be applied to the wavelength region down to 10 nm.