Development of a super-clean ultra-intense petawatt laser by controlling non-linear coupling effect

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01882
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Kiriyama Hiromitsu 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 (40354972)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮坂 泰弘 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, 主任研究員 (20761464) ; 匂坂 明人 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) (20354970)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: レーザー

Outline of Final Research Achievements

Laser-matter interaction experiments at ultra-intense petawatt (PW=15th power of 10 W) lasers are being studied in the unexplored area of 10 to the 22nd power W per square centimeter. However, in the time structure of the output laser pulse, there are some pre-pulses before the ultra-intense laser main pulse. Under such ultra-high intensities, the intensity of the pre-pulse is also high, which is an extremely serious problem, as the pre-pulse destroys the target. We have experimentally understood and controlled the novel non-linear coupling effect where the post-pulse generates the pre-pulse, and demonstrated a super-clean ultra-intense laser without a pre-pulse for the first time.

Free Research Field

プラズマ科学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高強度レーザー主パルスに付随するプリパルスの発生原因を理解・解明し、制御・抑制することにより、未踏領域の超高強度、超高圧、超高密度等の極限状態の下で初めて発現する物理現象の解明が飛躍的に進展することで、学術的に大きく貢献できる。
このようなスーパークリーン超高強度レーザーが実現すれば、レーザー粒子加速研究が急激に進展する。基礎基盤技術では、ビッグサイエンスで必要とされる超大型加速器の小型化、基礎科学では、レーザーイオン加速技術を用いた宇宙の起源解明に資する原子核研究、安全検査技術では、小型加速器を用いた可搬型X線源や中性子源によるインフラ検査技術等にイノベーションをもたらすと期待される。