オゾンガスレンズによる新しい高速イメージングシステムの開発

使用臭氧气体透镜的新型高速成像系统的开发

• 批准号: 21K14552
• 负责人: 道根 百合奈
• 金额: $ 3万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14552/
• 关键词: 光学素子; 高強度レーザー; 集光光学素子; イメージング; レンズ; オゾン; 回折光学素子; ガス; 高速撮影; 大気圧プラズマ

前年度より継続して開発を進めているガス媒質レンズでは、ナノ秒紫外レーザー光源を使用することで不等間隔の曲率を持った回折レンズを作成し、さらに、このレンズに入射する光波面の曲率を、レンズの変調間隔それぞれに適した入射角となるようにすることで、高NA化（回折領域の大面積化）を行っていた。実際の撮像レンズとしては、回折領域の大面積化とともに、より短い焦点距離にすることも高NAレンズの条件となるが、これには、より変調間隔が狭く・時間的変調周期の短い粗密波の励起を行う必要がある。そこで、回折レンズ生成光源として新たに100psから2nsのパルス幅可変紫外レーザー光源を開発し、ガス中での粗密波生成試験と、密度変調量の計測を行った。具体的には、光源は制御するレーザーとの同期を考慮し、外部クロック同期が可能な電気的変調信号をファイバーシステムで増幅するシステムを構築し、その後、再生増幅器増幅を行い、およそ1.3mJ, 500mW, 400Hz繰り返し周波数の赤外光源を得た。最終的に２段階の波長変換を行うことで、所望の紫外レーザー光源が得られる。開発した光源による平行平面のガス回折格子を生成したところ、立ち上がり時間がおよそ13ns、回折格子間隔としては12ｕｍ程度の密度変調構造が生成可能であることを観測できた。この格子間隔と立ち上がり時間から予測される粗密波の速度は、ナノ秒紫外光源と場合と比較してほぼ一致していることも確認できた。

去年以来一直在开发的气体介质透镜，采用纳秒紫外激光光源制造出曲率不均匀的衍射透镜，通过调整透镜的孔径来实现高NA（增加衍射区域的面积）。曲率适合于透镜的每个调制间隔的入射角。在实际成像镜头中，高NA镜头必须具有大的衍射区域和短的焦距，以激发光。因此，我们开发了一种新型的脉冲宽度从100 ps到2 ns可变的紫外激光光源作为衍射透镜发生光源，并在气体中进行了压缩波发生测试并测量了密度调制量。具体来说，考虑到光源与要控制的激光器的同步，我们构建了一个系统，该系统使用光纤系统放大可以与外部时钟同步的电调制信号，然后进行再生放大器放大，从而得到大约1.3 mJ，获得500mW、400Hz重复频率的红外光源。最后，通过两步波长转换，即可得到所需的紫外激光光源。当我们使用所开发的光源生成平行平面气体衍射光栅时，我们观察到可以生成上升时间约为 13 ns、光栅间距约为 12 um 的密度调制结构。还证实，从晶格间距和上升时间预测的压缩波的速度与纳秒紫外光源的速度几乎相同。

项目成果

Candidate of final focusing system for high power lasers

高功率激光器最终聚焦系统候选者

• 发表时间: 2022
• 作者: 塚崎 裕文;阿山 知司;川崎 友輔;中島 宏;辰巳砂 昌弘;作田 敦;林 晃敏;森 茂生;Yurina Michine and Hitoki Yoneda;Yurina Michine
• 通讯作者: Yurina Michine

Ozone grating for laser particle accelerators

用于激光粒子加速器的臭氧光栅

• 发表时间: 2022
• 作者: 塚崎 裕文;阿山 知司;川崎 友輔;中島 宏;辰巳砂 昌弘;作田 敦;林 晃敏;森 茂生;Yurina Michine and Hitoki Yoneda
• 通讯作者: Yurina Michine and Hitoki Yoneda

高強度レーザー応用へ向けたオゾンガスオプティクスの進展

高强度激光应用臭氧气体光学的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: 道根百合奈;米田仁紀
• 通讯作者: 米田仁紀

Ozone gas optics for high energy laser applications

用于高能激光应用的臭氧气体光学器件

• 发表时间: 2022
• 作者: 栗原貴之;Marvin Weiss;Andreas Herbst;中嶋誠;Sebastian T. B. Goennenwein;Alfred Leitenstorfer,;Yurina Michine and Hitoki Yoneda
• 通讯作者: Yurina Michine and Hitoki Yoneda

Development of ozone mixed gas optics in vacuum environment for high power lasers

高功率激光器真空环境下臭氧混合气体光学器件的研制

• 发表时间: 2021
• 作者: G. Zhu;K. Noda;H. Lee;K. Nakamura;Y. Mizuno;Yurina Michine and Hitoki Yoneda
• 通讯作者: Yurina Michine and Hitoki Yoneda