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光の渦とプラズマの相互作用のピコ秒動画観測と粒子加速の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13480128
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 プラズマ理工学
研究機関大阪大学

研究代表者

宮永 憲明  大阪大学, レーザー核融合研究センター, 教授 (80135756)

研究分担者 椿本 孝治  大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助手 (90270579)
兒玉 了祐  大阪大学, レーザー核融合研究センター, 助教授 (80211902)
阪部 周二  大阪大学, 工学研究科, 助教授 (50153903)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
14,400千円 (直接経費: 14,400千円)
2002年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2001年度: 10,200千円 (直接経費: 10,200千円)
キーワード超短パルスレーザー / プラズマ相互作用 / ラゲール・ガウシアンビーム / 光の渦 / 軸対称偏光 / 超短パルスプローブ / 位相素子 / 縦電場 / 軸対象偏光 / ピコ秒動画 / 電子加速 / 液晶旋光素子
研究概要

1)位相シフト板による超短パルス光の渦の発生:ガラス基板上にSiO_2をコートして位相シフト板を製作した。コートは回転方向に16ステップであり,空間位相分布を図1のような干渉計測で測定した。位相分布は計算機ホログラムで予測されるものとほぼ一致し,設計通りの光の渦(ラゲールビーム,トポロジカルチャージ=1)を発生できることを確認した。
2)サブピコ秒分解能の画像計測:パルス幅130fsの超短パルスTiサファイアレーザー(波長800nm)を2倍高調波変換し,これをプローブ光として超短寿命プラズマのシャドウ計測と干渉計測システムを構築した。超短パルスレーザーの低密度ガスターゲット中の伝搬とプラズマ生成過程を観測し,それらのレーザー光位相・偏光分布依存性を調べた。
3)レーザー偏光制御による縦電場発生:液晶の旋光性を利用した偏光分布制御素子を開発し,直線偏光を軸対称偏光(radial偏光とazimuthal偏光)に90%以上のエネルギー効率で変換できた。0.45MWのRadial偏光YAGレーザーパルスを集光した場合,集光スポット近傍では10^8V/mの縦電場が発生し,この素子をTW級レーザーに応用すると0.1TV/mの超高縦電場生成が可能であることを明らかにした。
4)光の渦及び軸対称偏光レーザーによる粒子加速:0.5□1TWのTiサファイアレーザーパルスを固体及びガスパフターゲットに集光し,光軸前方に加速された電子のエネルギースペクトルを計測した。これらの特殊なレーザーを用いた場合は,従来の直線偏光に比べて加速電子の絶対量及び高エネルギー成分が増加することを明らかにした。
5)粒子シミュレーション:レーザー光の位相・偏光分布が電子加速に与える効果を新たに開発した粒子コードで解析し,円偏光とラゲール・ガウシアンビームとを組み合わせた時に加速効率が格段に向上することを見出した。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] 末田敬一, 宮地悟代, 大林 研, 宮永憲明: "超短パルスラゲール・ガウシアンビームの発生とその応用"レーザー学会第294回研究会報告 21世紀のレーザー技術. RTM-01-55〜62. 30-34 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 宮地悟代, 大林 研, 末田敬一, 宮永憲明: "液晶を用いた軸対称偏光ビームの発生"レーザー学会第294回研究会報告 21世紀のレーザー技術. RTM-01-55〜62. 35-39 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Miyaji, N.Miyanaga, K.Sueda, K.Ohbayashi: "Space-variant phase/polarization of ultra-short-pulse laser I -Mode Conversion of Hermite-Gaussian into Laguerre-Gaussian and Axially Symmetric Polarization mode"Bulletin of American Physical Society, Division of Plasma Physics. FP1.158 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Miyanaga, G.Miyaji, K.Sueda, K.Ohbayashi: "Space-variant phase/polarization of ultra-short-pulse laser II -Preliminary observation of interaction with plasma"Bulletin of American Physical Society, Division of Plasma Physics. FP1.159 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Miyaji, N.Miyanaga, K.Ohbayashi, K.Sueda, K.Tsubakimoto: "Observation of intense longitudinal electric field generated from radially polarized laser beam"Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO), 2003. (採択済み). CFH587 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤田雅之, 宮崎健創, 宮永憲明: "レーザーと産業への応用 -最先端フェムト秒レーザーを使いこなそう-"(財)レーザー技術総合研究所. 45 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sueda K, Miyaji G, Ohbayashi K, and Miyanaga N: "Generation and application of ultra-short Laguerre-Gaussian beam"Technolory Report of the Review of Laser Engineering,. RTM-55-62. 30-34 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyaji G,Ohbayashi K, Sueda K, and Miyanaga N: "Generation of axially symmetric polarization usinfg liquid crystal"Technolongy Report of the Review of Laser Engineering. RTM-55-62. 35-39 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyaji G, Miyanaga N, Sueda K, and Ohbayashi K: "Space-variant phase/polarization of ultra-short-qulse laser 1Mode Conversion of Hermite-Gaussian into Laguerre-Gaussian and Axially Symmetric Polarization mode"Bulletin of American Physical Society, Division of Plasma Physics. EP1. 158 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miyaji G, Miyanaga N, Ohbayashi K, Sueda K, and Tsubakimoto K: "Observation of intense longitudinal electric field generated from radially polarized laster beam"Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO). GFH587. (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujita M, Miyazaki K, and Miyanaga N: "Laser and its industrial application-For easy use of advanced femto second laser-"published by Institute for Laser Technology. (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 末田敬一, 宮地悟代, 大林 研, 宮永憲明: "超短パルスラゲール・ガウシアンビームの発生とその応用"レーザー学会第294回研究会報告 21世紀のレーザー技術. RTM-01-55-62. 30-34 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 宮地悟代, 大林 研, 末田敬一, 宮永憲明: "液晶を用いた軸対称偏光ビームの発生"レーザー学会第294回研究会報告 21世紀のレーザー技術. RTM-01-55-62. 35-39 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] G.Miyaji, N.Miyanaga, K.Sueda, K.Ohbayashi: "Space-variant phase/polarization of ultra-short-pulse laser I-Mode Conversion of Hermite-Gaussian into Laguerre-Gaussian and Axially Symmetric Polarization mode"Bulletin of American Physical Society, Division of Plasma Physics. FP1.158 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Miyanaga, G.Miyaji, K.Sueda, K.Ohbayashi: "Space-variant phase/polarization of ultra-short-pulse laser II-Preliminary observation of interaction with plasma"Bulletin of American Physical Society, Division of Plasma Physics. FP1.159 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] G.Miyaji, N.Miyanaga, K.Ohbayashi, K.Sueda, K.Tsubakimoto: "Observation of intense longitudinal electric field generated from radially polarized laser beam"Conference on Lasers and Electro Optics (CLEO), 2003. (採択済み). CFH587 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 藤田雅之, 宮崎健創, 宮永憲明: "レーザーと産業への応用 -最先端フェムト秒レーザーを使いこなそう-"(財)レーザー技術総合研究所. 45 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 末田敬一, 宮地悟代, 大林 研, 宮永憲明: "超短パルスラゲール・ガウシアンビームの発生とその応用"レーザー学会第294回研究会報告 21世紀のレーザー技術. RTM-01-55〜62. 30-34 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 宮地悟代, 大林 研, 末田敬一, 宮永憲明: "液晶を用いた軸対称偏光ビームの発生"レーザー学会第294回研究会報告 21世紀のレーザー技術. RTM-01-55〜62. 35-39 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sueda, G.Miyaji, N.Miyanaga: "Study of laser-plasma interaction with spatially controlled phase and polarization"Inertial Fusion Sciences and Applications, Elsevier, Paris. (未定). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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