広報活動

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2009年12月18日

独立行政法人 理化学研究所

ダイヤモンドを使って世界で初めてX線の非線形感受率を決定

-X線というフロンティアに非線形光学の活用を広げる基盤を確立-

観測したX線非線形光学現象(パラメトリック下方変換)と非弾性散乱の模式図

光を自在に操ることのできる非線形光学は、学術分野のみならず、例えば超高速光通信を支えることで高度情報化社会に寄与しています。通常、光と物質が相互作用する時に、元の光の強度が2倍、3倍になれば、反応後の光の強度も2倍、3倍になります。しかし、非線形の場合は単純に比例せず、例えば4倍、9倍になります。こうした現象の応用は、光の波がそろったレーザーの開発とともに出現し、発展してきました。

しかし、この非線形光学が対象としてきた光は、相互作用を起こしやすい、波長が可視光(400~760ナノメートル)を中心とした領域に限られていました。可視光の10,000倍も波長が短く、エネルギーの高いX線領域では、レーザーが存在せず、また物質との相互作用も極めて弱いため、非線形光学はまったく発達しませんでした。

放射光科学総合研究センターの石川X線干渉光学研究室らは、大型放射光施設SPring-8のX線をダイヤモンドに照射した結果、これまで未知であったX線領域の非線形感受率(非線形光学で最も重要な物理量)の決定に成功しました。

その結果、非線形感受率の値が可視光に比べて10桁も小さいことを見いだすとともに、ダイヤモンドの内殻共鳴を利用すると、その値を約10倍も増大させることができました。この共鳴増大のしくみを利用すると、高性能なX線非線形素子の開発が可能になると注目されます。さらに、2010年度に発振が予定されているX線自由電子レーザーと組み合わせることで、X線非線形光学の飛躍的発展が期待され、物質科学の基礎・応用研究に大きく貢献する原動力となることが確かになってきました。

理化学研究所
放射光科学総合研究センター 石川X線干渉光学研究室
専任研究員 玉作 賢治(たまさく けんじ)
Tel: 0791-58-2806 / Fax: 0791-58-2907