2015 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー誘起プラズマ波を用いた新しい超高強度超短パルスレーザーの研究
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26287145
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
河仲 準二 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 准教授 (50264362)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
時田 茂樹 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センタ, 講師 (20456825)
西岡 一 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (70180586)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超短パルスレーザー / 超高強度レーザー / プラズマフォトニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は、後方ラマン散乱による超高強度超短パルスレーザー開発において、既存の高出力レーザーの一部をチャープパルス増幅(CPA)後に時間圧縮し、励起用レーザー(~300mJ, 10-100ps, 1030nm)を発生した。本装置は実験の要となる装置であるので、レーザー増幅器を冷却している液体窒素冷却器をギフォード・マクマホン(GM)冷凍機へと変更し、操作性の向上と２４時間運転を実現し今後の研究・開発の高効率化を図った。また、前述の改良された高出力レーザーの発振器部からの光の一部をCPAしてパルス圧縮後に高非線形ファイバーに集光照射し白色光を発生し、そのスペクトルの一部をパルス圧縮して信号用レーザー(~10uJ, ~100fs)を発生することに成功した。一方、プラズマ波によるラマン散乱モデルの構築と散乱過程の解明を目的として、高次の前方および後方ラマン散乱過程を含むモデルを構築し、これに基づいた計算コードの開発を開始した。
平成２７年度は、基礎データ取得をはじめ超高強度超短パルスレーザーの開発に至るまで、励起用・信号用レーザーの安定動作が実験において鍵となるため、前年度までに開発したこれらの励起用・信号用レーザーの高機能化を進めた。励起用レーザーについては、２４時間動作のために用いたGM冷凍機の振動による出力の不安定性を改善するため、レーザー増幅器構造を独自の除振構造として出力安定度を±0.5%以内にすることに成功した。また、信号光レーザーについては、光非線形ファイバーを、高ガス圧の希ガスを封入した中空ファイバーに置き換え、300nmにおよび超広帯域の信号光発生に成功した。この信号光をパルス圧縮することにより15fsのパルスを得ることに成功し、ラマン圧縮時の様子を幅広いスペクトル領域で観察することが可能となった。これにより後方ラマン圧縮実験のパラメータ領域の拡大といっそう深い知見が期待できる。
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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
励起用・信号用レーザーの２４時間稼働化は実験の高効率化に都合が良いが、これに用いたGM冷凍機の振動による出力不安定性ため高精度の実験は難しい。独自の除振構造による増幅器の開発によってレーザー出力の安定度は大幅に向上した。また、高機能化として信号用レーザーの広帯域化を図り成功した。これらの実験ツールの安定動作化、高機能化により今後のラマン散乱実験を高効率に、高精度に進めることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
計算コードの実用化をいっそう図る。H26からこれまでに高次の前方および後方ラマン散乱過程を含むモデルを構築し、これに基づいた計算コードを開発し数値計算を行った結果、既知の物質による基本的なラマン散乱過程を再現することができコードの有効性を示せた。しかしながら、定量的な評価では一致していない。このため、増幅制限要因を系統的にまとめて計画の見直しを行う。また、新しい視点としてガスプラズマより密度の高い、レーザー光照射によって生成される高密度プラズマについても検討を開始する。この結果が有効であれば、必要な励起用・信号用レーザーの高機能化を検討し進める。
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| Causes of Carryover |
ラマン散乱によるパルス圧縮時のパルス幅と位相の正確な測定を行うために、H27年度に信号用レーザーの位相制御を開始する予定であったが出力安定性の向上を優先して対策したため、本来購入予定であった位相光学素子をH28年度に購入するため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
信号用レーザーの位相の精密な測定によりラマン散乱過程についてより詳細な情報を得ることができるため、ラマン散乱前の信号用レーザーの位相制御を行う。H28年度に位相光学素子を購入し信号用レーザーのスペクトル位相制御を行う。
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