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論文

Photoelectron diffraction from laser-aligned molecules with X-ray free-electron laser pulses

中嶋 享*; 寺本 高啓*; 赤木 浩; 藤川 高志*; 間嶋 拓也*; 峰本 紳一郎*; 小川 奏*; 酒井 広文*; 富樫 格*; 登野 健介*; et al.

Scientific Reports (Internet), 5, p.14065_1 - 14065_11, 2015/09

 被引用回数:24 パーセンタイル:18.07(Multidisciplinary Sciences)

X線自由電子レーザーを利用することで、レーザーによって整列したI$$_{2}$$分子からのX線光電子回折(XPD)パターンを観測した。X線自由電子レーザーの偏光方向に整列したI$$_{2}$$分子のXPDは我々の理論計算とよく一致した。さらに、実験で得られるXPDを分子構造決定に利用する際の適応基準を提案した。

論文

Stabilization of a high-order harmonic generation seeded extreme ultraviolet free electron laser by time-synchronization control with electro-optic sampling

冨澤 宏光*; 佐藤 尭洋*; 小川 奏*; 渡川 和晃*; 田中 隆次*; 原 徹*; 矢橋 牧名*; 田中 均*; 石川 哲也*; 富樫 格*; et al.

High Power Laser Science and Engineering, 3, p.e14_1 - e14_10, 2015/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:81.98(Optics)

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(波長61.2nm)のシードFEL光の発生に成功した。しかしながら、外部からのコヒーレント光をシード光として用いる場合、電子バンチとシード光のタイミングドリフトにより、シードFEL光の出力ゆらぎが大きくなり、発生頻度も減少する問題がある。この問題点を解決するために、電気光学(Electro-Optic: EO)効果を利用したタイミングモニターを開発し、FEL装置の診断セクションに導入した。これにより、シードFEL光(波長61.2nm)の発生頻度が約0.3%から約25%に向上し、最大出力20$$mu$$Jが得られた。また、検討中の水の窓領域でのシードFELについても報告する。

論文

Full-coherent HHG-seeded EUV-FEL locked by EOS timing feedback

小川 奏*; 佐藤 尭洋*; 松原 伸一*; 岡安 雄一*; 富樫 格*; 渡部 貴宏*; 高橋 栄治*; 緑川 克美*; 青山 誠; 山川 考一; et al.

Proceedings of 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim and 18th OptoElectronics and Communications Conference and Photonics in Switching 2013 (CLEO-PR & OECC/PS 2013) (USB Flash Drive), 2 Pages, 2013/06

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(波長61.5nm)のシードFEL光の発生に成功した。しかしながら、外部からのコヒーレント光をシード光として用いる場合、電子バンチとシード光のタイミングドリフトにより、シードFEL光の出力ゆらぎが大きくなり、発生頻度も減少する問題がある。この問題点を解決するために、電気光学(Electro-Optic: EO)効果を利用したタイミングモニターを開発し、FEL装置の診断セクションに導入した。これにより、シードFEL光(波長61.2nm)の発生頻度が約0.3%から約24%に向上し、最大出力20$$mu$$Jが得られた。この結果について発表する。

論文

High intense full-coherent radiation of free electron laser seeded by high-order harmonics in extreme-ultraviolet region

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*; et al.

Proceedings of Ultrafast Optics IX (CD-ROM), 2 Pages, 2013/03

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。

論文

The First electron bunch measurement by means of dast organic EO crystals

岡安 雄一*; 冨澤 宏光*; 松原 伸一*; 佐藤 尭洋*; 小川 奏*; 富樫 格*; 高橋 栄治*; 南出 泰亜*; 松川 健*; 青山 誠; et al.

Proceedings of 1st International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2012) (Internet), 5 Pages, 2012/10

自由電子レーザー(FEL)は、自己増幅自発放射方式を用いているため、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極端紫外領域のシード型FEL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。開発したシード型FELのレーザー光を応用実験に用いるためには、高次高調波と電子ビームのタイミングドリフトとジッターを低減し、高安定にビーム供給する必要がある。このため、Electro-Optic(EO)法を用いて、タイミングドリフトとジッターを計測する手法の開発にも取り組んでいる。今回、EO法に使用する結晶の検討を行った結果を発表する。

論文

グリズム対を用いた光ファイバパルス伸張型チャープパルス増幅システムでの残留3次分散補償

小川 奏; 赤羽 温; 辻 公一; 山川 考一

レーザー研究, 38(10), p.779 - 783, 2010/10

イッテルビウム(Yb)添加YLF結晶を増幅媒質とするチャープパルス再生増幅器システムにグリズムを導入することでファイバパルス伸張器による3次分散を補償し、コンパクトでありながらペデスタルが低減された高エネルギーかつ高ピーク出力が可能なCPAレーザーシステムを考案,実験を行った。パルス圧縮された出力パルスをBBO結晶を用いた自己相関器を用いて自己相関波形計測を行った結果、回折格子対のみでは2.5psであったパルス幅が、グリズムを加えることで1.9psへと圧縮され、ピーク強度もおよそ2倍に向上した。

論文

Compression of idler pulses with an identical positive dispersive media to signal pulse stretcher in ultrafast optical-parametric chirped-pulse amplification

赤羽 温; 小川 奏; 辻 公一; 青山 誠; 山川 考一

Proceedings of SPIE, Vol.7589, p.75890L_1 - 75890L_8, 2010/02

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

シグナル光パルス伸張に用いるのと同一の正分散媒質を透過させることでアイドラー光パルスの偶数次の分散を補償する非常にシンプルで堅牢な素子を用いたフェムト秒光パラメトリックチャープパルス増幅手法を提案し実践した。同手法で負チャープのアイドラー光をパルス圧縮することにより透明なガラスブロックのみをパルス伸張圧縮に用いて高出力なサブ100フェムト秒パルスを得ることができた。

論文

パルス伸張・圧縮に同一の正分散媒質を用いた光パラメトリックチャープパルス増幅法

山川 考一; 赤羽 温; 小川 奏; 青山 誠

電気学会光・量子デバイス研究会資料OQD-09-61, p.13 - 16, 2009/09

チャープパルス増幅(CPA)法を用いた高強度極短パルスレーザーは、通常パルス伸張及び圧縮に用いる回折格子対等の精密光学素子が環境の変化に弱く伝送効率も低いため、レーザー加工等の産業分野では普及が進んでいない。この問題を克服するため、本研究では光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)で発生するアイドラー光の偶数次の分散がシグナル光と逆転する性質を利用して、シグナル光パルス伸張に用いた同一の分散媒質にアイドラー光を通すことでパルス圧縮する実験を行った。得られた自己相関波形から、ガラスブロック透過及び非透過のアイドラー光のパルス幅はそれぞれ73.9fs及び290fsとなり、パルス伸長/圧縮に用いた同一の分散媒質によりアイドラー光がパルス圧縮されることを確認した。

論文

Idler pulse compression using an identical positive stretcher/compressor combination in optical-parametric chirped-pulse amplification

赤羽 温; 小川 奏; 辻 公一; 青山 誠; 山川 考一

Applied Physics Express, 2(7), p.072503_1 - 072503_3, 2009/07

 被引用回数:4 パーセンタイル:79.23(Physics, Applied)

われわれはアイドラー光パルスの偶数次分散をシグナル光のパルス幅伸張に用いたのと同一の正分散媒質を通すことによって補償する非常にシンプルかつ頑強なフェムト秒光パラメトリックチャープパルス増幅を提案かつ実行した。単一の透過ガラスブロックをパルス伸張と圧縮両方に用いて前述の手法で負チャープのアイドラー光をパルス圧縮することによりサブ100フェムト秒高強度レーザーパルスが得られた。論文ではこの手法を用いた実際のフェムト秒レーザーシステムの最適なデザインについても議論している。

論文

Controlling the phase matching conditions of optical parametric chirped-pulse amplification using partially deuterated KDP

小川 奏; 末田 敬一*; 赤羽 温; 青山 誠; 辻 公一; 藤岡 加奈*; 金邉 忠*; 山川 考一; 宮永 憲明*

Optics Express (Internet), 17(10), p.7744 - 7749, 2009/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:52.47(Optics)

アト秒パルス発生を可能とする数サイクルマルチテラワットレーザーシステムのための要素技術として、部分置換DKDP結晶を用いた光パラメトリックチャープパルス増幅を行った。置換率13%のDKDP結晶を用いた実験では、中心波長1050nmにおいて250nm以上の増幅帯域を得ることができた。また、置換率を変えることで位相整合条件を変化させ、異なる波長を中心とした広帯域増幅が可能になることを数値計算によって示した。DKDP結晶を用いた光パラメトリック増幅を行う場合、これまではDKDP結晶の増幅帯域にあわせた特別な種光源が必要であったが、置換率を最適化した部分置換DKDP結晶であれば一般的な広帯域種光源を広帯域増幅することが可能となる。

論文

超高強度数サイクルレーザー

山川 考一; 青山 誠; 赤羽 温; 小川 奏; 辻 公一

レーザー研究, 36(9), p.555 - 561, 2008/09

高繰り返し・高ピーク出力の超短パルスレーザーは目覚ましい発展を見せており、テラヘルツから$$gamma$$線にいたる広範囲の高輝度電磁波の発生,アト秒コヒーレントXUV X線や高エネルギー粒子線発生をコンパクトに行うことが可能であることから多種多様な応用の可能性が開かれつつあり、近年急速に活気を帯びてきている。このような観点から、近未来の産業,科学技術を牽引できる大出力超短パルスレーザーについて、本論文では繰り返し100Hzで動作する最大ピーク出力6PW,最短パルス幅5fsの性能を有する玄武(GENBU)光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)システムを紹介する。

論文

Bandwidth enhancement of optical parametric chirped pulse amplification by temporally delayed two pump beams

小川 奏; 青山 誠; 赤羽 温; 辻 公一; 河仲 準二*; 張本 鉄雄*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一

Japanese Journal of Applied Physics, 47(6), p.4592 - 4594, 2008/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:67.1(Physics, Applied)

アト秒パルス発生のための数サイクルパルス光を生成するためには、400nmを超える超広帯域な増幅帯域が必要である。この超広帯域増幅を実現するために、光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)法を用いた研究が盛んに行われている。われわれは既に広帯域励起光を用いた広帯域光OPCPAによって、波長1020nmを中心とした200nmの増幅帯域を得ている。本論文は、2つの広帯域励起光を同一の結晶にタイミングをずらして入射することでおよそ350nmの増幅帯域を得たことに関する報告である。これは1ビームで増幅した場合と比較しておよそ2倍に増幅帯域を拡張することができたことになる。

論文

High-energy diode-pumped picosecond regenerative amplification at 999 nm in wavelength with a cryogenically cooled Yb:LuLiF$$_{4}$$ crystal

赤羽 温; 青山 誠; 杉山 僚; 久保 亮一; 小川 奏; 辻 公一; 山川 考一

Optics Letters, 33(5), p.494 - 496, 2008/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.06(Optics)

低温冷却Yb:LuLiF$$_{4}$$結晶を用いたダイオード励起再生増幅レーザーを世界で初めて開発した。シード光は周波数チャープさせパルス伸張させた状態で再生増幅器に入力され、増幅器中で増幅と同時にパルス圧縮を受ける。このためこの装置ではパルス圧縮器なしでエネルギー$$sim$$6mJ,パルス幅13psの999nm増幅パルスが発生可能である。またこの再生増幅器では999nmと1024nmの2波長同時発振も可能で、THz領域での差周波発生に応用することができると思われる。

論文

励起光の発散角を利用した超広帯域光パラメトリックチャープパルス増幅法

小川 奏; 赤羽 温; 張本 鉄雄*; 青山 誠; 辻 公一; 河仲 準二*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一

レーザー研究, 35(9), p.596 - 598, 2007/09

アト秒パルス発生のための数サイクルパルス光を生成するためには、400nmを超える超広帯域な増幅帯域が必要である。この超広帯域増幅を実現するために、光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)法を用いた研究が盛んに行われている。このOPCPA法を用いた超広帯域増幅の手法としては、これまでのところnon-collinear法や種光に分散を持たせるといったことが主流であった。そこで本研究では、新たに励起光に発散角をつけることを提案した。これにより、シングルステージでありながら波長1,000nmを中心として400nmに及ぶ超広帯域増幅を達成した。このとき用いた結晶はBBO結晶であり、また、このとき得られた増幅利得は1.2$$times$$10$$^{5}$$であった。

論文

Multi-millijoule, diode-pumped, cryogenically-cooled Yb:KY(WO$$_{4}$$)$$_{2}$$ chirped-pulse regenerative amplifier

小川 奏; 赤羽 温; 青山 誠; 辻 公一; 時田 茂樹*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 山川 考一

Optics Express (Internet), 15(14), p.8598 - 8602, 2007/07

 被引用回数:19 パーセンタイル:32.67(Optics)

イットリビウム(Yb)系のレーザー材料は、次世代のレーザーダイオード(LD)励起レーザー(DPSSL)用材料として近年盛んに研究が行われている。吸収帯域が広く長い蛍光寿命を持つYb系材料はLD励起に最適であり、高効率なレーザー動作が可能である。本研究は、そのようなYb系材料の1つであるYb:KYW結晶を増幅媒質として用いることで、高エネルギーと広帯域を維持しつつ1kHz以上の高繰り返しで動作可能なCPAレーザーの開発を目的としている。本実験では、Yb:KYW結晶を用いてLD励起低温冷却型再生増幅器の開発を行い、励起パルス幅0.5ms時において5.5mJの出力エネルギー(吸収エネルギー39mJ)と14%を超える光-光変換効率を得ることができた。

論文

High-energy, diode-pumped, picosecond Yb:YAG chirped-pulse regenerative amplifier for pumping optical parametric chirped-pulse amplification

赤羽 温; 青山 誠; 小川 奏; 辻 公一; 時田 茂樹*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 山川 考一

Optics Letters, 32(13), p.1899 - 1901, 2007/07

 被引用回数:38 パーセンタイル:14.55(Optics)

利得による狭帯域化現象を利用したダイオード励起低温冷却Yb:YAG再生増幅器を開発した。1.2nsパルス幅の周波数チャープしたシードレーザー光は再生増幅器内で増幅と同時にパルス圧縮され、外部でのパルス圧縮器なしに35ps, 8mJの増幅レーザー光が発生する。増幅光の第二高調波は実際にピコ秒2波長光パラメトリック増幅の励起光源として用いられた。

論文

Degenerate optical parametric chirped-pulse amplifier pumped by an Yb:YLF chirped-pulse amplification laser

青山 誠; 赤羽 温; 小川 奏; 辻 公一; 杉山 僚; 張本 鉄雄*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一

レーザー研究, 35(6), p.398 - 399, 2007/06

高輝度アト秒光量子ビーム生成を目指し高強度数サイクル光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)システムの開発を行っている。このレーザーシステムに要求される条件の一つに、パルス幅が光電場の数サイクルに相当する400nm程度の超広帯域レーザー光の増幅が挙げられる。この増幅帯域を実現するため、広帯域光源によりOPAを励起する方法を用い、システム開発を進めている。この励起光源には所属グループで開発した半導体直接励起Yb CPAレーザーシステムを用いる。この励起レーザーシステムは、われわれが提唱しているOPCPA方式に必要とされる広帯域レーザー光を発生させることが可能であり、Yb結晶を半導体直接励起することで、非常に高い電力-光変換効率を実現している。この論文では、おもに増幅帯域,増幅利得の実験結果について報告する。

口頭

Development of high-intensity few-cycle optical parametric chirped-pulse amplifiers pumped by an Yb:YLF chirped-pulse amplification laser

青山 誠; 赤羽 温; 辻 公一; 小川 奏; 張本 鉄雄*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一

no journal, , 

高輝度アト秒光量子ビーム生成を目指し高強度数サイクル光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)システムの開発を行っている。このレーザーシステムに要求される条件の一つに、パルス幅が光電場の数サイクルに相当する400nm程度の超広帯域レーザー光の増幅が挙げられる。この増幅帯域を実現するため、2ビームの広帯域光源によりOPAを励起する新しい方法を提案し、システム開発を進めている。この励起光源には所属グループで開発した半導体直接励起Yb CPAレーザーシステムを用いる。この励起レーザーシステムは、われわれが提唱しているOPCPA方式に必要とされる広帯域レーザー光を発生させることが可能であり、Yb結晶を半導体直接励起することで、非常に高い電力-光変換効率を実現している。これにより帯域400nm以上,パルス幅5fs(@1017nm),パルスエネルギー5mJ,ピークパワー1TWのレーザー光を発生させることを目指している。会議ではレーザーのシステム設計と増幅実験について、さらにOPCPA励起のために開発されたYb結晶レーザーシステムについての講演を行う。

口頭

高強度・数サイクル光パラメトリック増幅システム

青山 誠; 赤羽 温; 小川 奏; 辻 公一; 張本 鉄雄*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一

no journal, , 

高輝度アト秒光量子ビーム生成を目指し高強度数サイクル光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)システムの開発を行っている。このレーザーシステムに要求される条件の一つに、パルス幅が光電場の数サイクルに相当する400nm程度の超広帯域レーザー光の増幅が挙げられる。この増幅帯域を実現するため、2ビームの広帯域光源によりOPAを励起する新しい方法を提案し、システム開発を進めている。この励起光源には所属グループで開発した半導体直接励起Yb CPAレーザーシステムを用いる。この励起レーザーシステムは、われわれが提唱しているOPCPA方式に必要とされる広帯域レーザー光を発生させることが可能であり、Yb結晶を半導体直接励起することで、非常に高い電力-光変換効率を実現している。これにより帯域400nm以上,パルス幅5fs(@1017nm),パルスエネルギー5mJ,ピークパワー1TWのレーザー光を発生させることを目指している。会議ではレーザーのシステム設計と増幅実験について、さらにOPCPA励起のために開発されたYb結晶レーザーシステムについての講演を行う予定である。

口頭

超広帯域光パラメトリックチャープパルス増幅システム,1; システム概要

青山 誠; 赤羽 温; 小川 奏; 辻 公一; 張本 鉄雄*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 藤田 雅之*; 山川 考一

no journal, , 

高輝度アト秒光量子ビーム生成を目指し高強度数サイクル光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)システムの開発を行っている。このレーザーシステムに要求される条件の一つに、パルス幅が光電場の数サイクルに相当する400nm程度の超広帯域レーザー光の増幅が挙げられる。この増幅帯域を実現するため、2ビームの広帯域光源によりOPAを励起する新しい方法を提案し、システム開発を進めている。この励起光源には所属グループで開発した半導体直接励起Yb CPAレーザーシステムを用いる。この励起レーザーシステムは、われわれが提唱しているOPCPA方式に必要とされる広帯域レーザー光を発生させることが可能であり、Yb結晶を半導体直接励起することで、非常に高い電力-光変換効率を実現している。これにより帯域400nm以上,パルス幅5 fs(@1017nm),パルスエネルギー5mJ,ピークパワー1TWのレーザー光を発生させることを目指している。会議ではレーザーのシステム設計と増幅実験について、さらにOPCPA励起のために開発されたYb結晶レーザーシステムについての講演を行う。

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