2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of full coherent plasma X-ray laser by using parametric high-order harmonics
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17H02813
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
難波 愼一 広島大学, 工学研究科, 教授 (00343294)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岸本 牧 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 上席研究員(定常) (40360432)
長谷川 登 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 主幹研究員(定常) (50360409)
錦野 将元 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, グループリーダー(定常) (70370450)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プラズマX線レーザー / パラメトリック増幅 / 高次高調波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではX線パラメトリック増幅により高出力化された高次高調波を種光（シード）とし，これを高温高密度プラズマ増幅媒質に入射することにより時間的空間的に完全にコヒーレントなプラズマX線レーザーを実現することにある．本年度はこのフルコヒーレントX線レーザー開発するための基盤技術となる2つの基礎実験を行った．以下に具体的な研究内容と成果を記す．
(1) パラメトリック増幅高次高調波の高出力化
X線レーザーのシード光となる前段部に関する研究を行った．フェムト秒レーザーをふたつのガスジェットに入射させ，最初のジェットから発生する微弱高調波を第2ジェットで増幅した．高調波出力はジェット間隔に大きく依存し，最適条件があることが分かった．3月にはウィーン工科大学Seres博士とカタルーニャ工科大Serrat博士をそれぞれ訪問してこれまでに得られたデータについて説明し，高調波の特性解析，及び，数値計算による実験結果の再現について議論した．また，論文化についても話し合い，次年度前半までに著名な雑誌に投稿することで一致した．
(2)高繰り返しプラズマX線レーザーの開発
プラズマX線レーザーを10Hzで発生させる実験を量研機構で行った．ターゲット供給の問題のために今回は発振線はニッケル様モリブデンの18.2nmである．実験に先立ち，光学系を工夫することによりコンパクトな集光光学系を構築した．これまでに不安定ながらX線レーザーの発振が確認されている．現在は安定，且つ，高出力で発振できるポンプレーザー条件と集光光学配位を調べている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた通り順調に実験が進んでおり，論文投稿に値するデータが出始めている．また，オーストリア，スペインの研究協力者と直接会うことで，より深い議論ができ，今後の方針を明確にすることができたため，おおむね順調に研究が進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度はX線パラメトリック増幅高次高調波の高出力化のための実験・シミュレーションに関する研究に目処をつけ，シード光発生技術を確立する．数値目標はビーム発散角0.5mrad，波長13.9nm付近の高調波出力3nJ以上とする．
一方，プラズマレーザー媒質に関しては安定して大きな利得が得られるプラズマ発生条件を明らかにする．目標はこれまでの実績から判断し，利得35/cm，利得長積13.6，自然放射光増幅率5500とする．
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