2021 Fiscal Year Final Research Report

Study on the mechanism of high efficient plasma heating by two-clolor mixed and cross polarization laser

Research Project

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Project/Area Number	19H01876
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	Arikawa Yasunobu 大阪大学, レーザー科学研究所, 講師 (90624255)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	時田茂樹大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (20456825) 畑昌育大阪大学, レーザー科学研究所, 特任研究員 (60712429) 安部勇輝大阪大学, 工学研究科, 助教 (70817543) 椿本孝治大阪大学, レーザー科学研究所, 助教 (90270579)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	波長変換 / 超高強度レーザー
Outline of Final Research Achievements	This project is to aim to innovate a new scheme to generate novel laser pulse, second harmonics + fundamental mixed laser, at large energy ultra-intense laser (such as LFEX, Osaka University). The unique beam is injected to targets (for instance, nuclear fusion plasma) to heat up them, then we expect the heating efficiency is quite increased by 3~5 times compared to a single wavelength laser. We succeeded to generate the world largest energy second harmonics and combine second harmonics and fundamental laser. The laser is injected to the target and heating efficiency is increased. Our understanding of the heating mechanism physics in plasma heating by two wavelength mixed laser is deepen.
Free Research Field	超高強度レーザー
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	この研究によって、従来に比べて圧倒的にコンパクト（1/1000）サイズの非線形光学結晶で世界最大エネルギーの波長変換ができることが証明された。従来のレーザー波長変換の技術的困難を大幅に低減させることができた。これは阪大LFEXのような超大型レーザーのみならず、産業用を含むあらゆる高強度レーザーでもスケールして適応可能であり、今後多様なレーザー装置の波長変換にかかるコストが劇的に下がる事が期待される。またレーザーを2倍波と基本波の2波長を混合して偏光を交差させて照射することで、レーザーからプラズマへの光吸収割合が劇的に向上することも発見された。