強光子場とクラスターの相互作用による放射線発生

• Project/Area Number: 14077204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 近藤 公伯 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80225614)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 道昭 筑波大学, 物理光学系, 助手 (10323271)
• Project Period (FY): 2002 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥24,400,000 (Direct Cost: ¥24,400,000); Fiscal Year 2005: ¥4,400,000 (Direct Cost: ¥4,400,000); Fiscal Year 2004: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2003: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000); Fiscal Year 2002: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000)
• Keywords: 超強光子場 / OPCPA / Ti: sapphire hybrid / クラスター / 中空ファイバー / 白色光発生 / 超高速2次元干渉像計測 / ポンプ・プローブ / 位相シフト / 超短パルス高出力レーザー / ガスジェットターゲット / Ti : sapphire hybrid / AOPF / 高速電子発生 / プレパルス / 超短パルスレーザー / 広帯域増幅 / 高コントラス比 / 非同軸型位相整合 / 光パラメトリック増巾 / 空間光変調器 / SPIDER

Research Abstract

本年度では、開発を終えたOPCPA/Ti : sapphireハイブリッドレーザーシステムを用い、強光子場とクラスターの相互作用の解明にも利用可能な超高速2次元干渉像計測法を開発し、クラスター生成の際に利用可能なヘリウムガスジェットのトンネル電離の様子を観測した。またプラズマを利用した電子加速として大エネルギーPWレーザーを用いた長尺プラズマチューブによる電子加速の実験を試みた。
超強光子場中にクラスタージェットがさらされれば極端な屈折率変化が生じるとされている。このような屈折率変化を実験的に捉えることでクラメター分子と光子場との相互作用を解明することも可能と考えられる。本年度ではOPCPA/Ti:サファイアハイブリッドシステムを用いて、このような低密度ガスの超高速時間変化を2次元で捉える計測法を開発した。計測では時間的に離れた二つプローブパルスを利用する。プローブパルスは中空ファイバーを利用した白色光発生とチャープミラーを利用したパルス圧縮により発生した14fsのパルスを利用した。こうすることでプローブパルスの帯域を十分に広げ、高速の時間応答を可能にした。プラズマを生成するポンプ光の後に、先行するプローブパルスと後続するプローブパルスをプラズマ周期分隔てて送り込む。被写体を通過した二つのプローブパルスは、何もしなければお互いに干渉することもない。これに対し、二つのプローブパルスによるイメージを観測する検出器の前に狭帯域フィルターを挿入すれば、フィルターを透過する成分はパルス幅が伸び、お互いに干渉することになる。例えばこの干渉により二つのパルスがお互いに打ち消しあう関係に調整し、プラズマ密度に高速の時間変化がなければ全体が暗線となるが、高速の時間変化を伴う場合はその部分だけが相対的な位相シフトを受け、その部分は明るくなって見えることになる。このような手法を利用すれば、数十フェムト秒の時間スケールで2次元的に変化するプラズマの様子をシングルショットで捉えることができる。具体的には、この手法によりヘリウムガスジェットのイオン化の空間分布を捉えた。一価イオンのみの部分、一価及び二価の混ざり合った領域、そして二価のみのヘリウムイオンからなる領域を区別して捉えることができた。

Research Products

• [Journal Article] 光パラメトリックチャープパルス増幅における光パラメトリック蛍晃の制御と高強度光パルス発生 (2006)
  • Author(s): 近藤公伯
  • Journal Title: レーザー研究 34巻・第2号 Pages: 117-122
• [Journal Article] Control of amplified optical parametric fluorescence for hybrid chirped-pulse amplification (2006)
  • Author(s): K.Kondo, et al.
  • Journal Title: journal of Optical Society of America B 23, No.2 Pages: 231-235
• [Journal Article] クラスターを用いた超短パルス励起EUV光発生 (2004)
  • Author(s): 近藤公伯, 三浦永祐
  • Journal Title: レーザー研究 32 Pages: 779-785
  • NAID: 10014241319
• [Journal Article] Plasma device to guide and collimate a high density of MeV electrons (2004)
  • Author(s): R.Kodama, K.Kondo, et al.
  • Journal Title: Nature 432 Pages: 1005-1008
• [Publications] 近藤公伯, 森道昭: "高強度レーザー光とクラスターの相互作用による高効率X線発生"光学. 32.3. 164-166 (2003)
• [Publications] 森道昭, 近藤公伯: "10TWチタンサファイアレーザーを用いたガスジェットターゲットからの高速電子発生"レーザー研究. 31. 737-741 (2003)
• [Publications] M.Mori, E.Takahasi, K.Kondo: "Image of second harmonic emission generated from ponderomotively excited plasma density gradient"Physics of Plasmas. 9. 2812-2815 (2002)
• [Publications] T.Shiraishi, M.Mori, K.Kondo: "Estimation of the pulse width of x-ray emission from Xe clusters excited by a subpicosecond intense Ti : sapphire laser pulse"Physical Review A. 65. 045201 (2002)
• [Publications] E.Takahashi, M.Mori, M.Yugami, Y.Nishida, K.Kondo: "Observation of the second-harmonic generation from relativistically quivering electrons in exciting laser wakefield"Physical Review E. 65. 016402 (2002)
• [Publications] K.Kondo, M.Mori, T.Shiraishi: "X-ray generation from fs laser heated Xe clusters"Applied Surface Science. 197-198. 138-144 (2002)