平成21年度 実績報告書
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波の強度を調べた。図1にその結果を示す。テラヘルツ波の強度はsin2θに比例することが明らかとなった。今後は本方式を用いてより高強度のテラヘルツ波発生を目指すと共に、高強度テラヘルツ波を用いた物性研究への応用を試みる。 X線回折、散乱などは電子デバイス診断をはじめとする物性診断に広く用いられている。近年、EUV~X線領域における自由電子レーザー(FEL)の開発が進められており、その高い輝度と高い光子エネルギーから様々な分野への応用が期待されている。ここでは、その自由電子レーザーの高品質化あるいはその特性評価のために有用な、非線形光学現象についての研究を行った。実験ではSPring-8のXFEL試験加速器からのEUV-FEL(波長51nm、エネルギー10μJ)を集光径5μm(図2内挿図)で固体のスズに照射し、FELの集光エネルギー密度に依存する透過率の計測を行った。その結果、入射エネルギー密度が上昇するに従って、透過率が急激に上昇することが明らかとなった。これは、スズの束縛電子がEUV光により励起され吸収端がシフトし、飽和吸収が起きたためである。この非線形現象はEUV領域、ひいてはX線領域のパルススライサーやオートコリレータへの応用が期待される。研究部門成果報告フォトニックデバイス部門フォトニックデバイス部門大阪大学大学院工学研究科電気電子情報工学専攻兒玉 了祐●高エネルギー密度新物質とプラズマフォトニクスの可能性 高出力レーザー技術の進展に伴い、非常に高いエネルギー密度の状態に関する研究が盛んに行われようとしている。これに関連して、高エネルギープラズマフォトニクスという新しい概念が著者らにより提案された。高エネルギー密度プラズマの性質を利用して、高強度の光や高エネルギー密度荷電粒子を直接制御するもので、新たな光量子ビーム源となる極限的なデバイスを目指している。一方、高出力レーザーによってスーパーダイヤモンドと呼ぶべき極超高圧新物質の創成が現実味をおびてきている。高エネルギー密度科学における我が国独自の展開として、この2つの異なる学術を融合させた新しい可能性を探究している。部門長図1. 基本波と2倍高調波の位相差に対するテラヘルツ強度図2. スズのEUV光透過率に対するFELエネルギー密度依存性1. 高エネルギープラズマフォトニクス 光や荷電粒子のエネルギーフラックスを上げていくと、光学素子をはじめとする制御デバイスそのものが固体からプラズマの状態に変化し、デバイスにいわゆる損傷や破壊が生じる。ところが、高エネルギー密度プラズマそのものを制御して素子として利用することにより、固体デバイスの機能を維持、もしくはそれ以上の性能が期待できることが明らかになった(Kodama et al. Nature 2004)。これにより、高エネルギーフラックスの光や荷電粒子ビームを直接制御したり、装置の極小化を実現したりする可能性が示されている。この新しい概念のもと、高エネルギープラズマデバイスの研究開発を独自に進めている。1-1. 新規テラヘルツ光源とEUVデバイス開発 高強度超短パルスレーザーの基本波とその二倍高調波を、ガスターゲットに集光すると、ガスのプラズマ化に伴って生成された自由電子が、レーザーの電場により加速され、準直流電流を形成する。ここでは、その準直流電流により励起されるテラヘルツ波の発生に関して実験を行った。レーザー集光点付近で生成されるフィラメントから発生するテラヘルツ波の最大値はおよそ1μJに達した。また、レーザーの基本波と二倍高調波の位相差を変化させ、テラヘルツ 30

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