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Extreme ultraviolet free electron laser seeded with high-order harmonic of Ti:sapphore laser

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*; 沖野 友哉*; 山内 薫*; 神成 文彦*; 柳下 明*; 中野 秀俊*; Couprie, M. E.*; 深見 健二*; 初井 宇記*; 原 徹*; 亀島 敬*; 北村 英雄*; 熊谷 教孝*; 松原 伸一*; 永園 充*; 大橋 治彦*; 大島 隆*; 大竹 雄次*; 新竹 積*; 玉作 賢治*; 田中 均*; 田中 隆*; 渡川 和晃*; 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*; Okino, Tomoya*; Yamanouchi, Kaoru*; Kannari, Fumihiko*; Yagishita, Akira*; Nakano, Hidetoshi*; Couprie, M. E.*; Fukami, Kenji*; Hatsui, Takaki*; Hara, Toru*; Kameshima, Takashi*; Kitamura, Hideo*; Kumagai, Noritaka*; Matsubara, Shinichi*; Nagasono, Mitsuru*; Ohashi, Haruhiko*; Oshima, Takashi*; Otake, Yuji*; Shintake, Tsumoru*; Tamasaku, Kenji*; Tanaka, Hitoshi*; Tanaka, Takashi*; Togawa, Kazuaki*; 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 (Ti:S) laser in the plateau region was injected as a seeding source to a 250-MeV free-electron-laser (FEL) amplifier. When the amplification conditions were fulfilled, strong enhancement of the radiation intensity by a factor of 650 was observed. The random and uncontrollable spikes, which appeared in the spectra of the Self-Amplified Spontaneous Emission (SASE) based FEL radiation without the seeding source, were found to be suppressed drastically to form to a narrow-band, single peak profile at 61.2 nm. The properties of the seeded FEL radiation were well reproduced by numerical simulations. We discuss the future precept of the seeded FEL scheme to the shorter wavelength region.

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パーセンタイル:2.96

分野:Optics

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