研究課題
本研究では、高強度レーザーと固体標的とその近傍に設置した金属素子により、電子発生・加速および表面電磁波（テラヘルツ波）発生・伝送の機能をもたすことを提案実証することを目的としている。金属ワイヤーを標的にし、標的内あるいは面上で、電子の発生・加速・誘導が生じることを我々は実証してきたが、本研究では電子の「発生・加速」と「誘導」の機能を分離して制御できることを実験的に検証した。つまり、高強度レーザー固体相互作用により発生する巨大電流により誘起される電磁波を、近傍に設置した金属表面に表面電磁波として変換・転送することを実験的に観察した。他方、我々が開発してきたレーザー加速電子を用いた超高速電子線回折装置の性能向上にも取り組み、100fs以下の電子パルスを発生できるまでになった。これらの技術基盤を基に、レーザーと固体との相互作用により発生加速した極短パルス電子線を用いた偏向法により、レーザーと金属表面との相互作用現象を超高速で捉えることに成功した。従前の相互作用研究では電子やイオンの粒子（プラズマ）を測定することが主流であったが、本成果により相互作用近傍の超高速電磁場を捉える手法を提供することができた。これらの研究の派生として、真空中を集光伝搬するレーザーパルスを世界で初めて捉えることにも成功した。以上の成果は、高強度短パルスレーザーが光物質相互作用を誘起するだけではなく、その高速現象を観察するための量子線（電子や電磁波など）を発生し、それらを巧みに制御（短パルス化など）できれば、相互作用とその高速観察を高強度短パルスレーザーだけで自己完結型で行えることの実証である。本研究の成果は、高強度相対論的レーザープラズマ科学分野において、新たな研究展開と複雑系相互作用物理の解明に貢献するものである。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Physical Review Accelerators and Beams
巻: 21 ページ: 041302-1～6
10.1103/PhysRevAccelBeams.21.041302
