レーザーとプラズマの相対論的相互作用により生成される特異性の研究

• 研究課題/領域番号: 17F17811
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 神門 正城 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(定常) (50343942)
• 研究分担者: GONZALEZ-IZQUIER BRUNO 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, 外国人特別研究員 ; GONZALEZ-IZQUIERDO BRUNO 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, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2017-11-10 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2019年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
• キーワード: 高強度レーザー / レーザープラズマ / コヒーレント軟X線 / 極端紫外光 / 軟X線光学

研究実績の概要

昨年度までに行った、高強度レーザーをヘリウムガス中に集光させ、非線形レーザープラズマ相互作用による高次高調波を発生させる実験の解析を光学シミュレーションコードZEMAXを用いて行った。本研究では、プラズマ中に生成されると考えられる電子が集群したカスプ構造からの極端紫外領域の放射を拡大光学系で計測し、その光源サイズ構造を実験的に計測することを目的としている。実験セットアップの都合により球面鏡と検出器であるLiF結晶が1.15度程度傾いているため、得られた像は非点収差を含み、直接的な光源サイズを求めることはできない。そのため光学シミュレーションを用いて実験を再現できるような配置を探索することで、間接的な光源サイズの見積りを行った。
光学シミュレーションでは、多層膜球面ミラーの波長幅である12.5 nmから18.4 nmまでの16種の等間隔波長を用い、光源サイズを100 nmから250 nm（半値全幅）で変え、２つの光源を10から10 μmの範囲で変えた。また、実験で用いたメッシュ構造のフィルターサポート有り・無しの場合も行った。その結果、実験で観測された強度変調や干渉縞構造はフィルターサポートのメッシュによる回折効果であることがわかった。さらに、光源サイズが大きいほどLiFで観測される像が小さくなることから、光源サイズはおおよそ数百nm以下、恐らく数十nm程度ぐらいであることがわかった。これは以前の計測結果の解釈と矛盾しない。また、実験で計測された非対称な大きさの構造を、２つの光源サイズが異なるか、縦方向（レーザー進行方向）に光源がずれているかの２つの配置で実験結果を再現できたが、そのどちらであるかは今回の計測の情報だけでは結論できなかった。
なお、昨年度報告した本研究で開発したリアルタイムの計測器は迷光と電磁ノイズの対策を行なっており、次回の実験でも用いられていく予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] BISER X-ray source structures in ultraintense laser-plasma interactions (2019)
  • 著者名/発表者名: B. Gonzalez-Izquierdo, T. A. Pikuz, A. Sagisaka, Z. E. Davidson, K. Ogura, A. Bierwage, K. Huang, T. Zh. Esirkepov, J. K. Koga, A. Ya. Lopatin, Y. Fukuda, M. Ishino, E. N. Ragozin, S. A. Pikuz, N. I. Chkhalo, N. N. Salashchenko, D. Neely, P. McKenna, H. Kiriyama, M. Kando, A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The Optics & Photonics International Congress OPIC-2019, International Conference on High-Energy Density Sciences HEDS-2019
  • 国際学会
• [学会発表] Extension of BISER to the keV spectral range (2019)
  • 著者名/発表者名: A.S.Pirozhkov, T.Zh.Esirkepov, B. Gonzalez-Izquierdo, A. Sagisaka, T.A.Pikuz, Z.E.Davidson, K. Ogura, A. Bierwage, K. Huang, N. Nakanii, J.K.Koga, A.Ya.Lopatin, Y. Fukuda, D. Neely, P. McKenna, E.N. Ragozin, S. A. Pikuz, N.I.Chkhalo, N.N.Salashchenko, S. Namba, H. Kiriyama, M. Koike, K. Kondo, T. Kawachi, M. Kando
  • 学会等名: The Optics & Photonics International Congress OPIC-2019, International Conference on High- Energy Density Sciences HEDS-2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of Burst Intensification by Singularity Emitting Radiation (BISER) (2019)
  • 著者名/発表者名: A.S.Pirozhkov, T.Zh.Esirkepov, B. Gonzalez-Izquierdo, A. Sagisaka, T.A.Pikuz, Z.E.Davidson, K. Ogura, A. Bierwage, K. Huang, N. Nakanii, J.K.Koga, A.Ya.Lopatin, Y. Fukuda, D. Neely, P. McKenna, E.N. Ragozin, S. A. Pikuz, N.I.Chkhalo, N.N.Salashchenko, S. Namba, H. Kiriyama, M. Koike, K. Kondo, T. Kawachi, M. Kando
  • 学会等名: VII International Conference "Frontiers of Nonlinear Physics"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] X-ray structures with nanometer-spatial resolution in ultraintense laser-plasma interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: B. Gonzalez-Izquierdo, M. Kando and A. Pirozhkov
  • 学会等名: The Optics & Photonics International Congress OPIC-2018, International Conference on High-Energy Density Sciences HEDS-2018
  • 国際学会
• [学会発表] Spatially nanometer-resolution of X-ray structures in ultraintense laser-plasma interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: B. Gonzalez-Izquierdo, M. Kando and A. Pirozhkov
  • 学会等名: Opto-2018 Symposium on Photon and Beam Science
• [学会発表] BISER x ray source structures in ultraintense laser plasma interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: B. Gonzalez-Izquierdo, T. A. Pikuz, A. Sagisaka, Z. E. Davidson, K. Ogura, A. Bierwage, K. Huang, T. Zh. Esirkepov, J. K. Koga, A. Ya. Lopatin, Y. Fukuda, M. Ishino, E. N. Ragozin, S. A. Pikuz, N. I. Chkhalo, N. N. Salashchenko, D. Neely, P. McKenna, H. Kiriyama, M. Kando, A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The 2nd QST International Symposium
  • 国際学会