高周波極端紫外線光源

高周波極端紫外線光源

後処理圧縮技術と2色フィールドを組み合わせることで、高フラックスの極端紫外線光源が生成される。
Tr-ARPESアプリケーションでは、駆動光の波長を短くし、ガスイオン化確率を高めることが、高フラックスと高次高調波を得るための有効な手段です。単一パス高繰り返し周波数で高次高調波を生成する過程では、高次高調波の生成効率を高めるために、基本的に周波数倍増または三重倍増法が採用されます。パルス後圧縮を利用することで、より短いパルス駆動光を用いて高次高調波生成に必要なピーク電力密度を容易に達成できるため、より長いパルス駆動光を用いる場合よりも高い生成効率が得られます。

二重回折格子モノクロメーターによりパルス前方傾斜補正を実現
モノクロメーターで単一の回折素子を使用すると、光学超短パルスのビーム内で光路が放射状に傾くこと、つまりパルス前方傾斜が生じ、時間伸縮が起こる。回折次数 m で回折波長 λ の回折スポットの全時間差は Nmλ であり、N は照射されたグレーティングラインの総数である。2 番目の回折素子を追加することで、傾いたパルスフロントを復元でき、時間遅延補償付きモノクロメータが得られる。また、2 つのモノクロメータコンポーネント間の光路を調整することで、グレーティングパルスシェイパーをカスタマイズして、高次高調波放射の固有分散を正確に補償することができる。時間遅延補償設計を使用して、Lucchini らは、パルス幅 5 fs の超短単色極端紫外線パルスを生成および特性評価できる可能性を示した。
欧州極端光施設（EEL）のELE-Alps施設に所属するCsizmadia研究チームは、高繰り返し周波数・高次高調波ビームラインにおいて、二重回折格子時間遅延補償モノクロメーターを用いて極端紫外線のスペクトルとパルス変調を実現した。彼らは駆動装置を用いて高次高調波を生成した。レーザ繰り返し周波数100kHzで、極端紫外線パルス幅4fsを達成した。この研究は、ELI-ALPS施設における時間分解実験の現場検出に新たな可能性を開くものである。

高繰り返し周波数極端紫外線光源は、電子ダイナミクスの研究に広く用いられており、アト秒分光法や顕微鏡イメージングの分野で幅広い応用可能性を示している。科学技術の継続的な進歩と革新に伴い、高繰り返し周波数極端紫外線光源は、光源高繰り返し周波数、高光子束、高光子エネルギー、短パルス幅の方向へと研究が進められています。今後、高繰り返し周波数極端紫外線光源の研究を継続することで、電子力学をはじめとする様々な研究分野への応用がさらに促進されるでしょう。同時に、高繰り返し周波数極端紫外線光源の最適化・制御技術、および角度分解能光電子分光法などの実験手法への応用も、今後の研究の焦点となります。さらに、高繰り返し周波数極端紫外線光源に基づく時間分解アト秒過渡吸収分光法やリアルタイム顕微鏡イメージング技術についても、将来的に高精度なアト秒時間分解・ナノ空間分解イメージングを実現するために、さらなる研究、開発、応用が期待されます。