プラズマホログラムによる高強度レーザーシンセシス

使用等离子体全息图进行高强度激光合成

基本信息

批准号：
21656015
负责人：
尾松孝茂
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、10-100GW程度のレーザー(光強度はTW/cm^2)を二光束干渉させることで生成できるプラズマの周期的空間密度分布を過渡的なダイナミックホログラム(「プラズマホログラム」)として記録し、1TWを超える高強度レーザーパルスで再生することで、高強度レーザーパルスの波面、スペクトル時間発展、パルス波形という時空間にわたるあらゆるパラメーターを高効率にかっ自在に制御する革新的な研究分野「プラズマホログラムによる高強度レーザーシンセシス」を開拓しようとする挑戦的研究である。コヒーレントな二光束をシリカガラス板表面に集光させると、「プラズマホログラム」と同時にアブレーションされたガラス表面にも静的な回折格子が刻まれるため、二重の回折格子が生じると考えられる。この二つの寄与を分離するため、前方縮退四光波混合配置によるポンプ-プローブを用いてレーザー強度に対する「プラズマホログラム」の回折効率および緩和時間を測定した。回折光は閾値フルエンス(～1J/cm^2)以上で発生し、回折効率はステップ関数状に上昇する。このことから回折光はシリカガラスの3次非線形光学効果によるものではなく、「プラズマホログラム」によるものであると考えられる。また、回折効率は5-10psの時間スケールで急速に低下することがわかった。この時間スケールはプラズマ拡散時間と一致することから「プラズマホログラム」の緩和時間であると考えられる。観測された回折効率は約3%であったが、電子生成のアバランシェモデルとプラズマの誘電率を示すドルーデモデルを用いて解析した値とオーダーが一致した。

这项研究将两束功率约为10-100GW（光强为TW/cm^2）的激光干涉产生的等离子体的周期性空间密度分布记录为瞬态动态全息图（“等离子体全息图”）并再生。具有超过 1TW 的高强度激光脉冲通过这样做，我们的目标是开发一个创新的研究领域，“使用等离子体全息图的高强度激光合成”，其中我们可以控制时间和空间上的所有参数，例如高强度激光脉冲的波前、光谱时间演化和脉冲波形，具有高效率和灵活性，这是一项具有挑战性的研究。当两束相干光束聚焦在石英玻璃板的表面时，在烧蚀的玻璃表面上同时刻出等离子体全息图的静态衍射光栅，因此认为形成了双衍射光栅。为了区分这两种贡献，我们使用具有前向简并四波混合配置的泵浦探针测量了“等离子体全息图”相对于激光强度的衍射效率和弛豫时间。高于阈值注量（~1J/cm^2）时会产生衍射光，并且衍射效率以阶跃函数方式增加。这表明衍射光不是由石英玻璃的三阶非线性光学效应引起的，而是由“等离子体全息图”引起的。我们还发现衍射效率在 5-10 ps 的时间尺度内迅速下降。由于该时间尺度与等离子体扩散时间相匹配，因此被认为是“等离子体全息图”的弛豫时间。观察到的衍射效率约为3%，这与使用电子产生的雪崩模型和等离子体介电常数的德鲁德模型分析的值的顺序相符。