中国におけるアト秒レーザーの技術開発動向

中国におけるアト秒レーザーの技術開発動向

中国科学院物理研究所は2013年に、160個の孤立アト秒パルスの測定結果を報告しました。本研究チームの孤立アト秒パルス（IAP）は、CEP安定化されたサブ5フェムト秒レーザーパルスの高次高調波駆動に基づき、繰り返し周波数1kHzで生成されました。アト秒パルスの時間特性は、アト秒伸縮分光法によって特徴付けられました。その結果、本ビームラインは、パルス幅160アト秒、中心波長82eVの孤立アト秒パルスを提供できることが示されました。本研究チームは、アト秒光源生成とアト秒伸縮分光技術において画期的な進歩を遂げました。アト秒分解能を持つ極端紫外線光源は、凝縮物質物理学の新たな応用分野を開拓するでしょう。中国科学院物理研究所は2018年、アト秒光源と各種測定端末を組み合わせた、学際的な超高速時間分解測定ユーザーデバイスの建設計画を発表しました。これにより、研究者は運動量分解能と空間分解能を備えながら、物質中の超高速過程をアト秒からフェムト秒までの柔軟な時間分解測定で測定できるようになります。また、原子、分子、表面、バルク固体材料における微視的な超高速電子ダイナミクスの探究と制御が可能になります。これは最終的に、物理学、化学、生物学など複数の研究分野にまたがる関連するマクロ現象の理解と応用への道を開くものとなるでしょう。

2020年、華中科技大学は、周波数分解光ゲーティング技術を用いてアト秒パルスを正確に測定・再構成する全光学的アプローチを提案しました。また、中国科学院も2020年に、デュアル光選択パスゲート技術を用いてフェムト秒パルスの光電場を整形し、孤立アト秒パルスを生成することに成功したと報告しました。2023年には、国立国防科技大学のチームが、超広帯域孤立アト秒パルスの特性評価のためのqPROOFと呼ばれる迅速なPROOFプロセスを提案しました。

2025年、上海の中国科学院の研究者たちは、独自に構築した時間同期システムに基づくレーザー同期技術を開発し、ピコ秒レーザーの高精度な時間ジッタ測定とリアルタイムフィードバックを可能にしました。これにより、システムの時間ジッタをアト秒領域で制御できるだけでなく、レーザーシステムの長期運用における信頼性も向上しました。開発された分析制御システムは、時間ジッタのリアルタイム補正が可能です。同年、研究者たちは相対論的強度時空渦（STOV）レーザーを用いて、横方向軌道角運動量を持つ孤立アト秒ガンマ線パルスを生成することにも成功しました。

アト秒レーザー分野は、基礎研究から応用推進まで、多方面にわたり急速な発展期にあります。科学研究​​チームの努力、インフラ整備、国家政策の支援、国内外の協力・交流を通じて、中国のアト秒レーザー分野における展開は、幅広い発展の見通しを抱くでしょう。より多くの大学や研究機関がアト秒レーザー研究に参入することで、国際的な視野と革新力を備えた科学研究人材が育成され、アト秒科学の持続的な発展が促進されます。国家アト秒重点科学施設は、科学界に先進的な研究プラットフォームを提供し、科学技術の発展に大きく貢献するでしょう。