高精度な曲面ミラーで軟X線ナノメートル集光に成功：
高分解能時空間集光計測の新技術開発：三村准教授
2019年6月18日
近赤外領域のフェムト秒レーザーパルスを希ガスに集光することによって、フェムト秒からアト秒の極めて短いパルス幅を持つ軟X線領域の高次高調波が発生します。この光をナノメートルサイズに集光して試料に照射することができれば、固体試料の微小領域で起こる光励起プロセスを高い時間分解能で計測することが可能となります。高次高調波を集光する場合、その広いスペクトル幅の全域で十分に高い反射率を持つ斜入射光学系が必要となりますが、そのために使われる曲率の大きな非球面ミラーを高い精度で加工することが困難であったため、その集光サイズは数マイクロメートルにとどまっていました。
本研究において、東京大学大学院理学系研究科と同工学系研究科の合同チームは、独自に開発した高精度な回転楕円ミラーを用いて、軟X線領域の高次高調波をナノメートル領域（350
nm ×380 nm）に集光することに成功しました。従来の集光ミラーによる集光サイズより1桁小さい集光サイズが実現されたことになります。この回転楕円ミラーを用いた高次高調波集光システムを用いれば、半導体中の電子移動や磁性体中のスピン波の伝搬など、ナノメートルスケールで起きる様々な超高速現象の実時間計測が現実のものとなると期待されます。
本成果は、2019年6月17日に米国科学技術雑誌のApplied Physics LettersにOnline版で掲載されました。
発表雑誌
- 雑誌名：
Applied Physics Letters - 論文タイトル：
Broadband nano-focusing of high-order harmonics in soft X-ray region with ellipsoidal mirror - 著者：
Hiroto Motoyama, Atsushi Iwasaki, Yoshinori Takei, Takehiro Kume, Satoru Egawa, Takahiro Sato, Kaoru Yamanouchi,and Hidekazu Mimura - doi.org/10.1063/1.5091587