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Conceptual demonstration of electron optical system with surface electrromagnetic waves driven by high-intensity laser

Research Project

Project/Area Number 16H02127
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Quantum beam science
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Sakabe Shuji  京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)

Research Collaborator HASHIDA Masaki  
INOUE Shunsuke  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥39,260,000 (Direct Cost: ¥30,200,000、Indirect Cost: ¥9,060,000)
Fiscal Year 2018: ¥14,690,000 (Direct Cost: ¥11,300,000、Indirect Cost: ¥3,390,000)
Fiscal Year 2017: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2016: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Keywords高強度短パルスレーザー / レーザー電子加速 / レーザー誘起電磁波 / レーザープラズマ相互作用 / 超高速電子線偏向法 / 高強度極短パルスレーザー / 高強度レーザープラズマ / フェムト秒高強度レーザー / 電子光学系 / 表面電磁波 / テラヘルツ波 / 高強度フェムト秒レーザー / 表面波 / 電子光学 / レーザープラズマ / レーザー放射線 / レーザー加速 / 加速器
Outline of Final Research Achievements

In this study, we experimentally verified that the functions of "generation / acceleration" and "induction" of electrons by the interaction of intense femtosecond laser with a solid (plasma) target can be separated and controlled. That is, it was experimentally observed that an electromagnetic wave induced by a huge current generated by high-intensity laser solid interaction is converted and transferred as a surface electromagnetic wave on a metal surface placed in the vicinity. This strong surface wave has potential applications of fast deflection electron-optics and terahertz wave sources.
Also, based on our developed technologies of the ultrafast electron diffraction instrument using laser accelerated electrons, we have successfully observed the ultrafast phenomena of laser ablation by the laser accelerated short electron pulses. As a derivative of these studies, we have succeeded in capturing the laser pulse being focused and propagating in vacuum for the first time in the world.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

以上の成果は、高強度短パルスレーザーが光物質相互作用を誘起するだけではなく、その高速現象を観察するための量子線(電子や電磁波など)を複合的に発生し、それらを巧みに制御(短パルス化など)できれば、相互作用の高速観察を高強度短パルスレーザーだけで自己完結型で行えることの実証である。
本研究の成果は、高強度相対論的レーザープラズマ科学分野において新たな研究展開をもたらすだけでなく、様々な分野に関連した複雑系相互作用物理の解明に貢献できるものである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Highly intensified emission of laser-accelerated electrons from a foil target through an additional rear laser plasma2018

    • Author(s)
      Inoue Shunsuke、Nakamiya Yoshihide、Teramoto Kensuke、Hashida Masaki、Sakabe Shuji
    • Journal Title

      Physical Review Accelerators and Beams

      Volume: 21 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physrevaccelbeams.21.041302

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    • Author(s)
      Kensuke Teramoto, Shunsuke Inoue, Shigeki Tokita, Ryo Yasuhara, Yoshihide Nakamiya, Takeshi Nagashima, Kazuaki Mori, Masaki Hashida, Shuji Sakabe
    • Journal Title

      Phyiscal Review E

      Volume: 97 Issue: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.97.023204

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      寺本 研介, 時田 茂樹, 寺尾 季倫,井上 峻介, 安原 亮,河中 準二, 長島 健,森 一晃, 橋田 昌樹,阪部 周二
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      レーザー学会学術講演会第38回年次大会(京都市勧業館みやこめっせ・京都市)
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      寺尾 季倫,寺本 研介,井上 峻介,安原 亮,長島 健,河仲 準二,宮永 憲明,橋田 昌樹,阪部 周二,時田 茂樹
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      レーザー学会学術講演会第38回年次大会(京都市勧業館みやこめっせ・京都市)
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      井上峻介, 中宮義英, 寺本研介, 橋田昌樹, 阪部周二
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      日本物理学会第72回年次大会
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      大阪大学豊中キャンパス・豊中市)
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      寺本研介, 井上峻介, 時田茂樹, 安原亮, 森一晃, 中宮義英, 橋田昌樹, 阪部周二
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      日本物理学会第72回年次大会
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      大阪大学豊中キャンパス・豊中市)
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      2017-03-17
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      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
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      徳島大学常三島キャンパス・徳島市
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      寺本研介,井上俊介,時田茂樹,安原亮,寺尾季倫,河仲準二,長島健,橋田昌樹,阪部周二
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      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス・徳島市
    • Year and Date
      2017-01-07
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      徳島大学常三島キャンパス・徳島市
    • Year and Date
      2017-01-07
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    • Organizer
      International Conference on High Energy Density Science in Optics and Photonics International Congress 2017, Yokohama Japan
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      寺本研介, 井上峻介, 時田茂樹, 安原亮, 森一晃, 中宮義英, 橋田昌樹, 阪部周二
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      2016-09-13
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    • Place of Presentation
      Yokohama, Kanagawa
    • Year and Date
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  • [Presentation] Generation of strong surface waves on a metal wire using intense laser interaction with solid targets2016

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      K. Teramoto, S. Inoue, S. Tokita, R. Yasuhara, Y. Nakamiya, K. Mori, M. Hashida, and S. Sakabe
    • Organizer
      OPIC2016/HEDS2016
    • Place of Presentation
      Yokohama, Kanagawa
    • Year and Date
      2016-05-17
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  • [Remarks] 京都大学化学研究所レーザー物質科学研究領域ホームページ

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      http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/index.html

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  • [Remarks] 京都大学化学研究所レーザー物質科学研究領域

    • URL

      http://laser.kuicr.kyoto-u.ac.jp/index.html

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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