Ｎｅｗ ｈｉｇｈ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

• 研究課題/領域番号: 23740413
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: PIROZHKOV Alex 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (00446410)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: プラズマ制御 / レーザー / コヒーレントX線放射 / レーザー光の高次高調波 / レーザー光とプラズマの相互作用 / 超高強度レーザー / 相対論的プラズマ / コヒーレントx線放射

研究概要

マルチテラワットのフェムト秒レーザーをガスジェットに1e18 W/cm2 以上の集光強
度で照射することで発生する新しい高次高調波について研究を行った。高調波のスペクトル特性、放射の角度依存性、コヒーレンス性、そして光源サイズを決定し、原子力機構の9 TWのレーザーJ-KARENを用いて、高調波のエネルギーが水の窓領域である360 eVへ至ることを観測した。さらに、このような高調波の生成機構として、形成された密度特異点の電子スパイクが振動することで発生するという新しいモデルを提案し、それを確認した。
この結果は、次世代の明るくコンパクトでコヒーレントなX線源として、新たな方向性を示すものである。

研究成果

• [雑誌論文] Ultra-Intense, High Spatio-Temporal Quality Petawatt-Class Laser System and Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kiriyama, T. Shimomura, M. Mori, Y. Nakai, M. Tanoue, S. Kondo, S. Kanazawa, A. S. Pirozhkov, T. Zh. Esirkepov, Y. Hayashi, K. Ogura, H. Kotaki, M. Suzuki, I. Daito, H. Okada, A. Kosuge, Y. Fukuda, M. Nishiuchi, M. Kando, S. V. Bulanov, K. Nagashima, M. Yamagiwa, K. Kondo, A. Sugiyama, P. R. Bolton, S. Matsuoka, and H. Kan
  • 雑誌名: Applied Sciences 巻: 3(1) 号: 1 ページ: 214-250
  • DOI: 10.3390/app3010214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relativistic mirrors in plasmas - novel results and perspectives (2013)
  • 著者名/発表者名: S. V. Bulanov, T. Zh. Esirkepov, M. Kando, A. S. Pirozhkov, and N. N. Rosanov
  • 雑誌名: Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences) 巻: 56 号: 5 ページ: 429-464
  • DOI: 10.3367/ufne.0183.201305a.0449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Normal-incidence Sb/B4C multilayer mirrors for the 80 A < λ < 120 A wavelength range (2013)
  • 著者名/発表者名: E. A. Vishnyakov, D. L. Voronov, E. M. Gullikson, V. V. Kondratenko, I. A. Kopylets, M. S. Luginin, A. S. Pirozhkov, E. N. Ragozin, and A. N. Shatokhin
  • 雑誌名: Quantum Electronics 巻: 43 号: 7 ページ: 666-673
  • DOI: 10.1070/qe2013v043n07abeh015128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Xe K-shell X-ray generation using conical nozzle and 25 TW laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, A. S. Pirozhkov, M. Kando, K. Ogura, H. Kotaki, 他4名
  • 雑誌名: Laser Part. Beams 巻: vol.31 号: 3 ページ: 419-425
  • DOI: 10.1017/s0263034613000190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling the generation of high frequency electromagnetic pulses with relativistic flying mirrors using an inhomogeneous plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: Mathieu Lobet, Masaki Kando, James K. Koga, Timur Zh. Esirkepov, Tatsufumi Nakamura, Alexander S. Pirozhkov, and Sergei V. Bulanov
  • 雑誌名: Physics Letters A 巻: 377 号: 15 ページ: 1114-1118
  • DOI: 10.1016/j.physleta.2013.02.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] High performance imaging of relativistic soft X-ray harmonics by sub-micron resolution LiF film detectors (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Pikuz, A. Faenov, A. Pirozhkov, A. Astapov, G. Klushin, S. Pikuz, N. Nagorskiy, S. Magnitskiy, T. Esirkepov, J. Koga, T. Nakamura, S. Bulanov, Y. Fukuda, Y. Hayashi, H. Kotaki, Y. Kato, and M. Kando
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 9(12) 号: 12 ページ: 2331-2335
  • DOI: 10.1002/pssc.201200390
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the breaking of a plasma wave in a thermal plasma. I. The structure of the density singularity (2012)
  • 著者名/発表者名: S. V. Bulanov, T. Zh Esirkepov, M. Kando, J. K. Koga, A. S. Pirozhkov, T. Nakamura, S. S. Bulanov, C. B. Schroeder, E. Esarey, F. Califano, and F. Pegoraro
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 19(11) 号: 11 ページ: 113102-7
  • DOI: 10.1063/1.4764056
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the breaking of a plasma wave in a thermal plasma. II. Electromagnetic wave interaction with the breaking plasma wave (2012)
  • 著者名/発表者名: S. V. Bulanov, T. Zh. Esirkepov, M. Kando, J. K. Koga, A. S. Pirozhkov, T. Nakamura, S. S. Bulanov, C. B. Schroeder, E. Esarey, F. Califano, and F. Pegoraro
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 19(11) 号: 11 ページ: 113103-7
  • DOI: 10.1063/1.4764052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relativistic high harmonic generation in gas jet targets (2012)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov, M. Kando, T. Zh. Esirkepov, P. Gallegos, H. Ahmed, E. N. Ragozin, A. Ya. Faenov, T. A. Pikuz, T. Kawachi, A. Sagisaka, J. K. Koga, M. Coury, J. Green, P. Foster, C. Brenner, B. Dromey, D. R. Symes, M. Mori, K. Kawase, T. Kameshima, Y. Fukuda, L. M. Chen, I. Daito, K. Ogura, Y. Hayashi, H. Kotaki, H. Kiriyama, H. Okada, N. Nishimori, T. Imazono, K. Kondo, T. Kimura, T. Tajima, H. Daido, P. Rajeev, P. McKenna, M. Borghesi, D. Neely, Y. Kato and S. V. Bulanov
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc (Proc. The 3rd International Symposium "Laser-Driven Relativistic Plasmas Applied to Science, Energy, Industry, and Medicine", Kyoto, Japan, 30 May - 2 June 2011, ed. S. V. Bulanov, A. Yokoyama, Y. I. Malakhov, and Y. Watanabe) 巻: 1465 ページ: 167-171
  • DOI: 10.1063/1.4737557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft X-ray Harmonic Comb from Relativistic Electron Spikes (2012)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov, M. Kando, et al
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 108 号: 13 ページ: 135004-135004
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.135004
  • URL: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.108.135004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent x-ray generation in relativistic laser/gas jet interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: A.S.Pirozhkov, M.Kando, T.Zh.Esirkepov, J.K.Koga, H.Kiriyama, K.Kondo, H.Daido, P.Gallegos, D.Neely, H.Ahmed, M.Borghesi, E.N.Ragozin, A.Ya.Faenov, T.A.Pikuz, P.McKenna, Y.Kato, S.V.Bulanov
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: Vol.8140 ページ: 81400A-81400A
  • DOI: 10.1117/12.892898
  • 査読あり
• [学会発表] Source Structure of High-Order Harmonics from Relativistic Electron Spikes (2014)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: Aoyama Gakuin University, Kanagawa, Japan
• [学会発表] High-order harmonics from relativistic electron spikes (2014)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: JPS Spring Meeting
  • 発表場所: Tokai University, Kanagawa, Japan
• [学会発表] High-Resolution XUV Imaging of Catastrophes in Relativistic Plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The Optics & Photonics International Congress OPIC-2014, International Conference on High-Energy Density Science HEDS-2014
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] "On-axis and off-axis high order harmonics generation by relativistic laser in gas jet target," SPIE 8849, 8849-5 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics Symposium, International Conference on X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources : Development and Applications X
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2013-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] "High-Order Harmonic Comb from Relativistic Electron Spikes," CLEO-QELS QW1A.3 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: the Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO : 2013
  • 発表場所: San Jose, USA(DOI:10.1364/CLEO_QELS.2013.QW1A.3)
  • 年月日: 2013-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] Off-axis high-order harmonics from relativistic laser - gas jet interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The Optics & Photonics International Congress OPIC-2013, International Conference On High Energy Density Sciences HEDS-2013
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] High-Order Harmonic Comb from Relativistic Electron Spikes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO:2013
  • 発表場所: San Jose, USA
  • 招待講演
• [学会発表] On-axis and off-axis high order harmonics generation by relativistic laser in gas jet target (2013)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics Symposium, International Conference on X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications X
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Off-axis high-order harmonics from relativistic underdense plasma (2013)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: 6-th Asian Summer School and Symposium on Laser-Plasma Acceleration and Radiation
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] High-Order Harmonic Generation in Gas Jet Targets by Relativistic Irradiance Lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: Spring Meeting of The Physical Society of Japan
  • 発表場所: Kwansei Gakuin University, Japan
• [学会発表] New Coherent X-Ray Source Based on Relativistic High Harmonic Generation in Gas Jet Targets (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: III International Symposium "Topical Problems of Biophotonics - 2011"
  • 発表場所: St. Petersburg - Nizhny Novgorod, Russia
  • 年月日: 2011-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] Relativistic high harmonic generation in gas jet targets (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: The 3rd International Symposium "Laser-Driven Relativistic Plasmas Applied to Science, Energy, Industry, and Medicine"(招待講演)
  • 発表場所: Kizugawa, Kyoto, Japan
• [学会発表] New Coherent X-Ray Source Based on Relativistic High Harmonic Generation in Gas Jet Targets (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: III International Symposium "Topical Problems of Biophotonics - 2011"(招待講演)
  • 発表場所: St. Petersburg - Nizhny Novgorod, Russia
• [学会発表] Coherent X-ray generation in relativistic laser - gas jet interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: X-Ray Lasers and Coherent X-Ray Sources: Development and Applications, part of SPIE Optics+Photonics(招待講演)
  • 発表場所: San Diego, California, US
• [学会発表] High-order harmonic generation in gas jet targets in the relativistic laser-plasma interaction regime (2011)
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: Plasma 2011
  • 発表場所: Ishikawa, Kanazawa, Japan
• [学会発表] Off-axis XUV harmonics from relativistic laser - gas jet interaction
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: JSAP Spring Meeting
  • 発表場所: Kanagawa Institute of Technology
• [学会発表] High-order harmonics from gas jet targets with multi-TW lasers at intensities >10^18 W/cm^2
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: International Laser Physics Workshop 2012
  • 発表場所: Calgary, Canada
• [学会発表] High-Order Harmonics from Relativistic Electron Spikes
  • 著者名/発表者名: A. S. Pirozhkov
  • 学会等名: Optics & Photonics International Congress 2012
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa
• [備考] ①.朝日新聞「超一瞬のX線 原理実証」平成24年3月15日p.25 Asahi Shimbun, "Ultrafast x-ray generation mechanism established," 15th March 2012,p.25 (in Japanese).
• [備考] ① Press-release on publication of Pirozhkov et al., Phys. Rev. Lett. 108 (13), 135004-5 (2012) ホームページ等
  • URL: http://wwwapr.kansai.jaea.go.jp/press-2360.html
• [備考] JAEA press release about my paper in Physical Review Letters:
  • URL: http://www.jaea.go.jp/02/press2011/p12030201/index.htmlSupplemental
• [備考] material of PRL:
  • URL: http://prl.aps.org/supplemental/PRL/v108/i13/e135004