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IBS、極超短レーザーのパルス波形測定法を開発

従来の測定法では観察できなかった短い振動幅のレーザーまで確認可能


大徳所在のIBS(基礎科学研究院、キム・ドゥチョル院長)は同研究院超強力レーザー科学研究団のアト秒科学グループが光の粒子の電場による原子がイオン化される現象を利用してレーザー光の形を観察することに成功したと5月9日に発表した。

今回開発されたのは空気を媒質として用いるので光の形を空気中で測定できる実用的な測定方法。既存のレーザー測定法では観察できなかった短い振動幅のレーザーまで確認できる。

レーザーは電磁波の一種で電場と磁場が互いに統合されて揺れる形をしている。電磁波が揺れる振動の形、すなわち波形はレーザーの光自体に対する情報だけでなくレーザー光が他の物質に出会って相互作用する情報まで含んでいる。レーザー工学の分野でこうした波形の測定は重要な作業。

光と物質の相互作用に関する研究では非常に短いパルスの幅をもつ極超短レーザーが広く利用されている。だが既存の方法では測定できるレーザーの色に制限があり、実験の環境づくりがむずかしくレーザーの波形測定には限界があった。

研究チームは極超短レーザーのパルスを2種類のパルス、すなわち電場の強いレーザーパルスと弱いレーザーパルスに分けて時差をおいて空気の分子にこれらを重ねて入射する方法を開発した。これは電場の時間変化測定のためのトンネリングイオン化という方法で「TIPTOE」と呼ばれる。

強さの異なる2種類のパルスの振動を重ねると200アト秒(100京分の1秒)という短い時間に空気分子でトンネリングイオン化現象が発生するが、イオン化の変化量のグラフが極超短レーザーパルスの波形と同様になる。

研究チームはTIPTOE測定法を検証するために既存の方法であるX線レーザー活用法で極超短レーザーの波形を測定してTIPTOE測定の結果と比較した。その結果いずれも同じ波形が得られたことから新たに開発されたTIPTOE測定法の正確さが実験的に立証された。

研究に当ったキム・ギョンテクグループリーダーは「既存の技術で測定の難しかった極超短レーザーのパルスを測定できるようになる。この測定技術は極限の領域で光と物質の相互作用を研究するのに重要なツールとなるだろう」と話している。

研究結果はアメリカ光学会の『Optica』に4月2日付で掲載された。


[2018-05-11]

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