短パルス高出力レーザーによるコヒーレント軟X線生成と関連する物性の研究

短脉冲高功率激光相干软X射线产生及相关物理性质研究

• 批准号: 02F00311
• 负责人: 黒田 寛人
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00311/
• 关键词: 軟X線; 超高強度レーザープラズマ; 高エネルギー粒子生成

黒田研究室では、超高光強度下における高密度物質相互作用研究を目的として、ピコ秒及びフェムト秒高出力レーザーの開発とそれによる新しい物理の研究に注力している。今年度における本研究の第一目標は、当該外国人特別研究員であるHao Teng氏がもつレーザー高度化技術を活用し、黒田研が所有するテラワット級チタンサファイヤレーザーシステムのさらなる高強度化・高品質化をめざす。これにより超高強度レーザーと高密度物質との相互作用、及び軟X線レーザーと高次高調波によるコヒーレント軟X線の生成・応用研究のための重要な道具立てを行えることになる。本年度はまず既存の10mJ、100fsチタンサファイヤレーザーシステムの改良を行った。具体的には従来のシステムに新方式のマルチパス増幅器を追加し、パルスコンプレツサー後の出力エネルギーを100mJまであげ、ピーク光強度1TWの達成に成功している。また超高強度レーザープラズマ実験を行う際に重要となるフェムト秒レーザー光の空間コヒーレンス向上を試みた。この目的達成のためには2つの手法を取り入れた。まず初めの方式ではマルチパス増幅器中にピンホール空間フィルターを導入した。この際、増幅媒質であるチタンサファイヤ結晶内においてビームフリンジが発生しないようにシステム全体の設計をしなおした。第2の方法ではdeformable mirrorを用いてフェムト秒レーザービームの波面補正を行い、ターゲット上におけるレーザー集光強度の増大を試みた。上記改良はすでに完了しており、現在は集光度向上を評価している。また異常磁場の生成や高エネルギー粒子生成という新しい物理の探究を目的として、20TW、11fsレーザーシステムの設計を開始している。このプロジェクトでもTeng氏は中心的な役割を担っており、着々と成果がでている。

黑田实验室致力于开发皮秒和飞秒高功率激光器并利用它们研究新物理，旨在研究超高光强下的高密度物质相互作用。今年这项研究的首要目标是利用外籍特约研究员郝腾先生的先进激光技术，进一步提高黑田实验室拥有的太瓦级钛蓝宝石激光系统的强度和质量。这将为超高强度激光器与高密度材料之间的相互作用以及使用软X射线激光器和高次谐波产生和应用相干软X射线提供重要工具。今年，我们首先改进了现有的10mJ、100fs钛蓝宝石激光系统。具体来说，通过在传统系统中添加新型多通放大器，我们能够将脉冲压缩器后的输出能量提高到100mJ，成功实现了1TW的峰值光强。我们还尝试提高飞秒激光的空间相干性，这在进行超高强度激光等离子体实验时非常重要。为了实现这一目标，采用了两种方法。第一种方法将针孔空间滤波器引入多路放大器。此时，整个系统经过重新设计，以防止作为放大介质的钛蓝宝石晶体内出现光束条纹。在第二种方法中，我们尝试使用可变形镜来校正飞秒激光束的波前并增加目标上的激光聚焦强度。上述改进已经完成，目前我们正在评估光汇聚方面的改进。我们还开始设计20TW、11fs激光系统，旨在探索异常磁场的产生和高能粒子的产生等新物理。滕先生也在这个项目中发挥着核心作用，该项目正在稳步取得成果。