放射光(X線)で小さなものを観察する2つの施設

 

 

光学レーザー特性

 

 

極短パルスで高輝度なXFELパルスを利用する実験として、ポンププローブ計測が多く行われています。それらの実験の多くでは、XFELに加えて光学レーザーが利用されます。本ページでは、SACLAに設置されている各種光学レーザーの特性について紹介します。

 

 

 

フェムト秒レーザーシステム

 

 

温度制御されたレーザーハッチ1(LH1)にTi:Sapphireレーザーをベースとしたチャープパルス増幅システム(CPA: Chirped Pulse Amplifier)が導入されています。このレーザーシステムは下図に示されているBL3の各実験ハッチの他、BL1での実験にも利用されます。レーザー利用条件は、使用する実験ハッチにより異なります。

 

 

いずれの実験ハッチで使用する場合にも、タイミングモニターによる相対到達時刻の計測が可能です。XFELとフェムト秒レーザーパルスの到達時刻は、光学遅延ステージ及び電気遅延回路を使用して調整します。各実験ハッチに設置した光学遅延ステージを使用する場合には、6.7 fsステップ、最大 2 nsの時間遅延が可能です。電気遅延回路を使用する場合には、1 psステップ、最大 0.9 msの時間遅延が可能です。

 

 

 

XFEL Laser Sync v4 1024x459

 

 

 

  基本波 2倍波 3倍波 4倍波
Wavelength 800 nm 400 nm 267 nm 200 nm
Pulse Energy (Max.) ~12 mJ ~0.5 mJ ~0.2 mJ ~0.02 mJ
Pulse Duration ~40 fs ~30 fs ~50 fs  
Rep. Rate 60 Hz 60 Hz 60 Hz 60 Hz

 

 

 

上記に加え、光パラメトリック増幅器(OPA: Optical Parametric Amplifier)からの光を利用可能です。使用可能な波長域は0.25-2.6 µmで、下図のようにパルスエネルギーは波長に依存します。

 

 

image 1

 

 

 

 

 

なお、このレーザーシステムは、XFELに対して50 fs(rms)程度の同期精度を実現しています。

 

 

 

 

  基本波 2倍波 3倍波 4倍波
Wavelength 800 nm 400 nm 267 nm 200 nm
Pulse Energy (Max.) ~12 mJ ~0.5 mJ ~0.2 mJ ~0.02 mJ
Pulse Duration ~40 fs ~30 fs ~50 fs  
Rep. Rate 60 Hz 60 Hz 60 Hz 60 Hz

 

 

 

 

なお、このレーザーシステムは、XFELに対して50 fs(rms)程度の同期精度を実現しています。

 

 

 

 

  基本波 2倍波 3倍波 4倍波
Wavelength 800 nm 400 nm 267 nm 200 nm
Pulse Energy (Max.) ~12 mJ ~0.5 mJ ~0.2 mJ ~0.02 mJ
Pulse Duration ~40 fs ~30 fs ~50 fs  
Rep. Rate 60 Hz 60 Hz 60 Hz 60 Hz

 

 

 

上記に加え、光パラメトリック増幅器(OPA: Optical Parametric Amplifier)からの光を利用可能です。使用可能な波長域は0.25-2.6 µmで、下図のようにパルスエネルギーは波長に依存します。

 

 

image 1

 

 

 

 

 

なお、このレーザーシステムは、XFELに対して300 fs(rms)程度の同期精度を実現しています。

 

 

ナノ秒レーザー

 

 

 

(要確認)EH3内の温度制御されたブースに、ナノ秒レーザーシステムが導入されています。これらのナノ秒レーザーシステムは、EH3における各種実験で利用可能です。

 

 

 

 

  グリーンレーザー
Minilite, Continuum
光パラメトリック発振器*
NT232, Ekspla
Wavelength 532 nm 532 nm
Max. Pulse Energy ~20 µJ 波長に依存(下図参照)
Pulse Duration 3-5 ns 2-5 ns
Rep. Rate 10 Hz 30 Hz

 

 

 

*光パラメトリック発振器(OPO: Optical Parametric Oscillator)のパルスエネルギーは波長に依存します。

 

 

 image 2

 

 

製品については、メーカーへのリンクを貼り付けます

 

 

 

 

ハイパワーレーザー

 

 

 

SACLA-SPring-8 相互利用施設に、2種類のハイパワーレーザーシステム(ハイパワーナノ秒レーザー、ハイパワーフェムト秒レーザー)が導入されています。これらのハイパワーレーザーはそれぞれ、EH5における100Jレーザー利用実験、EH6における500TWレーザー利用実験に供されます。

 

 

これらのハイパワーレーザーを利用した実験を計画されている場合は、利用可能なレーザー条件などについて、課題申請前にXFEL利用研究推進室まで必ずお問い合わせください。

 

 

※ハイパワーナノ秒レーザー装置は、大阪大学が中心となって整備されました。

 

 

 

 

 

  ハイパワーナノ秒レーザー
Wavelength 532 nm
Pulse Energy (Max.) ~60 J(10 ns矩形波)*
Pulse Duration 3-10 ns
Rep. Rate 0.1 Hz

 

 

 

*最大エネルギーはパルス波形に依存します。

 

 

 

  ハイパワーフェムト秒レーザー
Wavelength 800 nm
Pulse Energy (Max.) ~10 J*
Pulse Duration (Typ.) ~40 fs
Rep. Rate 1 Hz

 

 

 

*記されているエネルギーはパルス圧縮前の値です。


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