2016 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 | ラマン圧縮 / ラマン増幅 / 超短パルスレーザー / 超高強度レーザー / プラズマ科学 / 量子エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６～２７年度にかけて、後方ラマン散乱に用いる励起光用・信号光用レーザーとして開発してきた超高強度超短パルスレーザーの高性能化を行った。具体的には、レーザーシステムの24時間運転を実現し研究・開発の高効率化を図った。特に、励起光用レーザーについてはレーザー材料冷却用のクライオスタットの振動をレーザー材料から除去し出力安定性を±0.5%以内に高め、信号光用レーザーについては、アルゴンガスを封入した中空コアファイバーにフェムト秒レーザーを照射し理論計算をもとに最適化することで300nmにわたる超広帯域光発生に成功した。一方、ラマン散乱過程については、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２８年度は、これまでの開発および高性能化をしてきたレーザー技術を統合し、励起光用・信号光用レーザーシステムを構築した。信号光用の超短パルスレーザーは15fs以下の広帯域超短パルスを実現し、最大でテラワット級出力を有するレーザーシステムを実現した。励起光用レーザーはサブナノ秒パルスとして約1Jのパルスエネルギーを100Hzの繰り返しで出力することに成功した。今後、これを利用して後方ラマン散乱実験を実施する。このためにラマン散乱実験に適した新しい真空槽を整備した。計算コードの開発については、信号光の広帯域化によるモデルの見直しを行った。ラマン散乱媒質として固体へのレーザー光照射による高密度プラズマの検討を開始した。
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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
新たに信号光の広帯域化が必要となったが、出力安定性の高いレーザーの２４時間運転が可能となったことから励起光用・信号光用レーザーの開発が順調に進み、実用的なレーザーシステムが実現できた。ラマン散乱実験においても、新規に真空槽を整備した。
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| Strategy for Future Research Activity |
レーザー誘起プラズマ波による後方ラマン散乱を利用した超高強度超短パルスレーザーにおいてレーザーパルスの時間領域光強度コントラストの改善を図る。非線形光学材料を利用した直交偏光波発生法を導入して超短パルスレーザーに重畳するペデスタルの低減を行う。これにより、広帯域信号光を用いた後方ラマン散乱実験を行う。また、理論モデルを拡張した計算コードを開発する。散乱実験と計算結果を比較することで問題点を明確にするとともに、これまでに得られた知見を整理してレーザー誘起プラズマ波による後方ラマン散乱過程を明らかにする。さらに、スケーリングによる将来の高強度化の可能性についてまとめる。
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| Causes of Carryover |
後方ラマン散乱に用いる励起光用・信号光用レーザーとして開発してきた超高強度超短パルスレーザーの高性能化において、時間領域光強度コントラストの改善を行う予定であったが、ラマン散乱試験を優先した。このため、直交偏光波発生装置の導入を見送った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
レーザー誘起プラズマ波による後方ラマン散乱を利用した超高強度超短パルスレーザーにおいて、非線形光学材料を利用した直交偏光波発生法を導入して超短パルスレーザーに重畳するペデスタルの低減を行い、時間領域光強度コントラストが高いレーザーパルスを使用して後方ラマン散乱実験を行う。
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