2016 Fiscal Year Annual Research Report
Interaction of quasi octave-spanning laser with plasma (Application of plasma Bragg grating)
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25247096
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
宮永 憲明 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (80135756)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 匡且 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (80192772)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 広帯域レーザー / 光パラメトリック増幅 / 4f光学系 / パルスコントラスト / イオン加速 / 球クラスター / ナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
広帯域レーザーは、励起用高出力レーザーと光パラメトリック増幅器（OPA）から構成される。励起レーザーは、Ybファイバーモード同期発振器（中心波長1053nm、パルス幅110fs）、LD励起Yb:CaF2再生増幅器（5Hz）、LD励起多重パスジグザグスラブNd:HAP-4ガラス増幅器から構成した。パルス幅2.5nsのチャープパルス増幅（CPA）を行い、これを大型回折格子対で圧縮してパルス幅<1ps、エネルギー1J級の出力を得た。
OPA過程には光パラメトリック蛍光の増幅（AOPF）が存在し、主パルスに対してペデスタルとなる。4f光学系（回折格子対とアフォーカルレンズ対を4f構成で配置）を利用した２種類のAOPF低減手法を開発した。OPAの後に波長フィルターとして4f光学系を設置する方法と4f光学系のフーリエ面でOPAする方法である。前者では、Nd:YAGの２倍高調波励起（パルス幅約4ns）に対して、信号光（1053nm、約2.5ns）と同軸にNd:YAG の基本波（1064nm）を入射し、AOPFを1064nm光の増幅でクエンチさせたところ、約6倍のパルスコントラスト改善が得られた。後者では、OPAは遠視野で作用し、AOPFは近視野で発生することを利用し、4f光学系の出射側における空間周波数フィルタリングによって、52倍のパルスコントラストを得た。光学配置の最適化によってさらに200倍程度のコントラスト改善が見込める。
超高強度レーザーによるプロトン加速実験において、ナノチューブ構造がある場合、最大10MeVまで広範囲にわたる加速が観測された。これは、ナノチューブによって静電場が増強されたためと考えられ、ナノチューブ開口端の正電荷によるクーロン反発効果に加えて、真空に飛び出た電子雲による電場加速（TNSA効果）も協働しているものと推察される。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Boosting laser-ion acceleration with multi-picosecond pulses2017
Author(s)
A. Yogo, K. Mima, N. Iwata, S. Tosaki, A. Morace, Y. Arikawa, S. Fujioka, T. Johzaki, Y. Sentoku, H. Nishimura, A. Sagisaka, K. Matsuo, N. Kamitsukasa, S. Kojima, H. Nagatomo, M. Nakai, H. Shiraga, M. Murakami, S. Tokita, J. Kawanaka, N. Miyanaga, et al.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 42451(1-10)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Colisionless Electrostatic Shock Formation and Ion Acceleration in Intense Laser Interactions with Near Critical Density Plasmas2016
Author(s)
M. Liu, S-M. Weng, Y.T. Li, D.W. Yuan, M. Chen, P. Mulser, Z.M. Sheng, M. Murakami, L.L. Yu, X.I. Zheng, and J. Zhang
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Journal Title
Phys. Plasmas
Volume: 23
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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