超短パルス励起軟X線レーザーの極限化及び最適制御化

• Project/Area Number: 11308014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: プラズマ理工学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 黒田 寛人 東大, 物性研究所, 助教授 (30126049)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 恒之 NTT物性物性科学基礎研究所, 超高速光物理研究G, リサーチスペシャリスト (40224208)
• Project Period (FY): 1999 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥43,890,000 (Direct Cost: ¥39,600,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2002: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2001: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000); Fiscal Year 2000: ¥12,000,000 (Direct Cost: ¥12,000,000); Fiscal Year 1999: ¥13,300,000 (Direct Cost: ¥13,300,000)
• Keywords: 軟X線 / 縦励起 / 過渡的衝突型 / 短パルスレーザプラズマ / Ni-Mo / 軟X線レーザー / 短パルス生成プラズマ

Research Abstract

計画は、18.9nm 縦励起TCENi-Mo軟X線レーザーの研究の本格化、具体的には1)先端的軟X線及びX線分光学的手法を駆使し、開発中のコードの高度化を図る。2)18.9nm Ni-Moレーザーの増幅に実験的に成功し、スキームを実証する事である。成果として1)200fs発振器をベースにパルス幅450fs、エネルギー500mJという出力を実現し、かつ極めてクリーン(コントラスト比>10^6以上が可能)でパルスパラメーター制御が可能なチタンサファイヤーガラスシステムを開発した。2)シミュレーションの高度化を進め、フェムト秒からピコ秒生成プラズマを記述するPICコードやHYADESプラズマ生成伝播コード等を導入し、実験結果をほぼ再現できるまでの高度化を行った。3)短パルス化、高コントラスト化、ビームの高品質化に伴い、レーザーと固体プラズマ界面における高次高調波の生成研究を段と進め、高次高調波の空間発散角の精密測定、偏光の違いによる高調波変換効率の依存性とその物理的メカニズムの解明、ダブルパルスによるプラズマ制御における高次高調波の増強、光強度2×10^<17>W/cm^2における新しいメカニズムによる高次高調波の生成と、高調波のブルーシフトの発見等という新しい展開を得ることができた。4)軟X線レザーでは、18.9nmNi-Mo線スペクトルにおける高指向性高輝度増幅の実証である。300psのプレパルスにより2mm長Moターゲット上に高密度プレプラズマを生成させ、適当な遅延時間の後に475fsの高強度主励起光をターゲット表面から0.1〜O.2mmの位置に制御打ち込むことにより、最小励起エネルギー150mJで発散角(横200-300μrad、縦1mrad)というきわめて高品質の高輝度レーザースポットを得ることができた。ある程度の最適化条件を測定しシミュレーションとの比較を行った。以上の結果はTEC縦励起軟X線レーザーのきわめて高い潜在性を示す最初の実験的観測でもある。

Research Products

• [Publications] T.Ozaki, K.Yamamoto, R.Li, H.Kuroda: "Longitudinal pumping and transient collisional excitation of high performance Ni-like soft-x-ray lasers"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 1018 (2001)
• [Publications] A.Ishizawa, T.Kanai, T.Ozaki, H.Kuroda: "Dynamical behavior of higher harmonic generation from a picosecond laser produced solid surface plasma"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 1022 (2001)
• [Publications] T.Ozaki, K.Yamamoto, H. Kuroda: "Propagation of picosecond Nd : Glass laser pulse through molybdenum preplasmas"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-567 (2001)
• [Publications] T.Ozaki, K.Yamamoto, H.Kuroda: "Jetlike visible emission from preplasma pumped by a longitudinal picosecond laser pulse"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-563 (2001)
• [Publications] T.Ozaki, K.Yamamoto, H.Kuroda: "Pulse duration dependence of opacity effects in Ni-like W transient collisional excitation x-ray lasers"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-87 (2001)
• [Publications] A.Ishizawa, T.Kanai, T.Ozaki, H.Kuroda: "Enhancement of High-Order Harmonic Generation Efficiency by Double Pulse Lasers"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-369 (2001)
• [Publications] H.Kuroda, T.Ozaki, A.Ishizawa, T.Kanai, K.Yamamoto: "Laser Interaction with Matter, Proceedings of SPIE"Coherent short wavelength radiation via picosecond Nd : Glass lasers. 602 (2001)
• [Publications] A.Ishizawa,T.Kanai,T.Ozaki,and H.Kuroda:: "The spatial distribution of high-order harmonics from solid surface plasmas,"IEEE.J.Quantum Electronics. vol.36. 665-668 (2000)
• [Publications] A.Ishizawa,T.Kanai,T.Ozaki,and H.Kuroda: "Dynamical behavior of higher harmonic generation from a picosecond laser produced solid surface plasma,"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40. 1022-1025 (2001)
• [Publications] T.Ozaki,K.Yamamoto,R.Li,and H.Kuroda: "Longitudinal-Pumping and Transient Collisional Excitaion of High performance Ni-Like Soft-X-Ray Lasers,"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40. 1018-1021 (2001)
• [Publications] T.Ozaki,K.Yamamoto,H.Kuroda and R.Li:: "Preplasma conditions for longitudinally pumped TCE soft x-ray lasers,"In High-Power lasers in Engineering, Kunioki Mimca, Gerald Kulcinski, William Hogan editors, Proceedings of SPIE Vol.3886. 626 (2000)
• [Publications] A.Ishizawa,T.Kanai,T.Ozaki and H.Kuroda: "Characteristics of high-order harmonic generation from solid surface plasmas depending on driving laser conditions,"In High-Power lasers in Engineering, Kunioki Mima, Gerald Kulcinski, William Hogan, Editors, Proceedings of SPIE Vol.3886. 573 (2000)
• [Publications] T.Ozaki,R.Li,and H.Kuroda: "Optimization of preplasma condition for longitudinally-pumped transient collisional excitation x-ray lasers,"in the proceeding of International Conference Lasers '99 (SOQUE, McLean,2000). 318 (2000)
• [Publications] T.Ozaki,and H.Kuroda: "Gain Enhancement of Soft-X-Ray Lasers Due to Nanomater-Thick Target Surface Layer."in the proceeding of International Conference Lasers '99 (SOQUE, McLean,2000). 324 (2000)
• [Publications] T.Ozaki,K.Yamamoto,R.Li,and H.Kuroda:: "Propagation of Picosecond Nd:Glass Laser Pulses Through Underdense Preplasma for Longitudinally-Pumped Ni-Like Soft-X-Lay Lasers,"In the proceeding of International Coference Lasers '99 (SOQUE, McLean,2000). 307 (2000)
• [Publications] A.Ishizawa,T.Kanai,T.Ozaki,and H.Kuroda:: "Divergence of high-order harmonics from solid surface plasmas,"in the proceeding of International Conference Lasers '99 (SOQUE, McLean,2000). 22 (2000)
• [Publications] T, Ozaki et al.: "Preplasma conditions for longitudinally-pumped TCE soft-x-ray lasers"SPIE. 3886. 626-633 (2000)
• [Publications] T, Ozaki et al.: "Propagation of picosecond Nd : Glass laser pulses through underdense preplasma for longitudinally pumped Ni-like xrl"Lasers '99. (2000)
• [Publications] T, Ozaki et al.: "Optimization of preplasma conditions for longitudinally-pumped transient collisional excitations x-ray lasers"Lasers '99. (2000)
• [Publications] K. Yamamoto, T. Ozaki, H. Kurod, and R. Li: "The role of resonant line opacity in low-Z Ni-like x-ray lasers"Lasers '99. (2000)