材料·生体·情報の融合を目指して(3)－大強度コヒーレント遠赤外線の発生

摘要

自由電子レーザー(FEL)は，高エネルギー電子ビームの持つ運動エネルギーを直接コヒーレント光のパワーに変換する装置であり，ミリ波からX線に至る任意の波長領域で動作可能で，波長連続可変，ハイパワー，高効率であるなどの原理的な特徴を持つ．しかしながら通常のレーザーの進歩に比べ研究開発に時間がかかるために，その利用は赤外線領域の一部に限られてきた．この状態を打開する新しい型のFELとして，SASE (Self-Amplified Spontaneous Emission)による短波長コヒーレント光の発生とその利用が近年注目を集めている．SASEは，光共振器，すなわち反射鏡を使用しないFELであるので，SPring-8などの第3世代の放射光源を桁違いにしのぐ高輝度で大強度，超短時間パルス光をX線領域にいたる広い波長範囲で発生することが出来る．SASEの理論的研究は1980年代半ばに始められたが，実験研究は，長波長領域から徐々に短い波長領域を開拓することで進められてきたが，最近ドイツで100nm付近の真空紫外線領域でSASEの発生に成功した．そのためにSASEによるコヒーレントX線の発生と利用施設の建設が，現実味を持って語られるようになった．我が国でも軟X線領域のSASE発生研究を行う計画がSPring-8で開始された．