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; 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（Kuroda Laboratory）着重于Picsecond和飞秒高功率激光器的发展，并研究新物理学，目的是研究在超高光强度下进行高密度材料相互作用。今年研究的第一个目标是利用有关外国特别研究人员Hao Teng拥有的激光发展技术，以进一步提高Kuroda Laboratory拥有的Terawatt级Titanium Sapphire激光系统的强度和质量。这将实现重要工具，以使用软X射线激光器和高阶谐波对超高强度激光器和高密度材料以及高密度材料的相互作用以及对相干软X射线的生产​​和应用研究。今年，我们首先改善了现有的10MJ，100FS钛蓝宝石激光系统。具体而言，已将新的多径放大器添加到常规系统中，将脉冲压缩机后的输出能增加到100MJ，达到1TW的峰值光强度。我们还试图改善飞秒激光的空间相干性，这在进行超高强度激光血浆实验时很重要。采用了两种方法来实现这一目标。首先，第一种方法是将针孔空间过滤器引入多径放大器。此时，对整个系统进行了重新设计，以防止梁条纹发生在钛蓝宝石晶体（这是放大介质）中。在第二种方法中，使用可变形的镜子对飞秒激光束的波前校正进行了尝试，以提高激光聚焦的强度。上述改进已经完成，目前正在评估以改善光凝结。该公司还开始设计一个20TW，11FS激光系统，目的是探索新物理，例如异常磁场和高能颗粒的产生。 Teng在该项目中也起着核心作用，并稳步实现了结果。