超短パルス励起軟X線レーザーの極限化及び最適制御化

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11308014
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 黒田 寛人 東京大学, 物性研究所, 助教授 (30126049)
• 研究分担者: 尾崎 恒之 NTT物性物性科学基礎研究所, 超高速光物理研究G, リサーチスペシャリスト
• キーワード: 軟X線 / 縦励起 / 過渡的衝突型 / 短パルスレーザプラズマ / Ni-Mo

研究概要

計画は、18.9nm 縦励起TCENi-Mo軟X線レーザーの研究の本格化、具体的には1)先端的軟X線及びX線分光学的手法を駆使し、開発中のコードの高度化を図る。2)18.9nm Ni-Moレーザーの増幅に実験的に成功し、スキームを実証する事である。成果として1)200fs発振器をベースにパルス幅450fs、エネルギー500mJという出力を実現し、かつ極めてクリーン(コントラスト比>10^6以上が可能)でパルスパラメーター制御が可能なチタンサファイヤーガラスシステムを開発した。2)シミュレーションの高度化を進め、フェムト秒からピコ秒生成プラズマを記述するPICコードやHYADESプラズマ生成伝播コード等を導入し、実験結果をほぼ再現できるまでの高度化を行った。3)短パルス化、高コントラスト化、ビームの高品質化に伴い、レーザーと固体プラズマ界面における高次高調波の生成研究を段と進め、高次高調波の空間発散角の精密測定、偏光の違いによる高調波変換効率の依存性とその物理的メカニズムの解明、ダブルパルスによるプラズマ制御における高次高調波の増強、光強度2×10^<17>W/cm^2における新しいメカニズムによる高次高調波の生成と、高調波のブルーシフトの発見等という新しい展開を得ることができた。4)軟X線レザーでは、18.9nmNi-Mo線スペクトルにおける高指向性高輝度増幅の実証である。300psのプレパルスにより2mm長Moターゲット上に高密度プレプラズマを生成させ、適当な遅延時間の後に475fsの高強度主励起光をターゲット表面から0.1〜O.2mmの位置に制御打ち込むことにより、最小励起エネルギー150mJで発散角(横200-300μrad、縦1mrad)というきわめて高品質の高輝度レーザースポットを得ることができた。ある程度の最適化条件を測定しシミュレーションとの比較を行った。以上の結果はTEC縦励起軟X線レーザーのきわめて高い潜在性を示す最初の実験的観測でもある。

研究成果

• [文献書誌] T.Ozaki, K.Yamamoto, R.Li, H.Kuroda: "Longitudinal pumping and transient collisional excitation of high performance Ni-like soft-x-ray lasers"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 1018 (2001)
• [文献書誌] A.Ishizawa, T.Kanai, T.Ozaki, H.Kuroda: "Dynamical behavior of higher harmonic generation from a picosecond laser produced solid surface plasma"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 1022 (2001)
• [文献書誌] T.Ozaki, K.Yamamoto, H. Kuroda: "Propagation of picosecond Nd : Glass laser pulse through molybdenum preplasmas"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-567 (2001)
• [文献書誌] T.Ozaki, K.Yamamoto, H.Kuroda: "Jetlike visible emission from preplasma pumped by a longitudinal picosecond laser pulse"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-563 (2001)
• [文献書誌] T.Ozaki, K.Yamamoto, H.Kuroda: "Pulse duration dependence of opacity effects in Ni-like W transient collisional excitation x-ray lasers"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-87 (2001)
• [文献書誌] A.Ishizawa, T.Kanai, T.Ozaki, H.Kuroda: "Enhancement of High-Order Harmonic Generation Efficiency by Double Pulse Lasers"J. Phys. IV France 11(2001)Pr2-567. 11. Pr2-369 (2001)
• [文献書誌] H.Kuroda, T.Ozaki, A.Ishizawa, T.Kanai, K.Yamamoto: "Laser Interaction with Matter, Proceedings of SPIE"Coherent short wavelength radiation via picosecond Nd : Glass lasers. 602 (2001)