表明プラズモン共鳴を用いた相対論的高強度レーザーの局所的光増強の実現

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03577
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 羽原 英明 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60397734)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: カスタム回折格子 / 高強度場 / 広帯域光

研究実績の概要

本研究の目的は近年大きく発展を続けるナノフォトニクス技術を高強度レーザーに適応し、光による真空崩壊など非線形量子電磁力学的現象が期待できるような「超高強度場」を実現するための基礎技術を確立することにある。大きな電場増強効果が期待できる表面プラズモン共鳴現象を最大限に利用するため、高強度レーザーに用いられる超短パルス広帯域光に共鳴条件が最適化された２段回折格子を設計開発し、実験とシミュレーション双方より現象を理解する。さらに本研究成果とナノフォトニクスの知見を統合することで相対論的プラズモニクスとして体系化していき、将来見込まれているレーザー装置の高強度化技術と併せた超高強度場の実現や、商用的に競争力のある小型高強度レーザーによる高効率量子ビーム源の開発などに資する基盤技術を開発していく。
今年度は、電子ビームリソグラフィにおける工程の徹底的な管理により、２段回折格子の作成が再現性よく作成できるようになり、常に大量生産可能となった。
また本年度は最終年度であるため、昨年までの成果をまとめ、現在論文としてPhysical Review Research誌に投稿中であり、現在査読者の指摘に対する修正を、共著者と議論している。また本研究成果を含めたナノ構造と高強度レーザーの相互作用の様々な研究成果を学会発表したり、自らのホームページで情報公開しており、これにより２つの学術誌から解説記事を依頼されており、ナノ構造と高強度レーザーの相互作用に関する和文解説記事を２０２１年度に執筆する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Micro-optics for ultra-intense lasers (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Habara, Amit D. Lad, R. Nagami, Prashant Kumar Singh, Gourab Chatterjee, Amitava Adak, Malay Dalui, J. Jha, P. Brijesh, Y. Mishima, K. Nagai, H. Sakagami, Sheroy Tata, T. Madhu Trivikram, M. Krishnamurthy, K. A. Tanaka, and G. Ravindra Kumar
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 11 ページ: 035214
  • DOI: 10.1063/5.0038023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 超高強度レーザーの異常侵入を用いた爆縮プラズマへの高速加熱 (2021)
  • 著者名/発表者名: 羽原 英明，Tao GONG，田中 和夫
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 49 ページ: 143-148
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of a-Particle Beams With a Multi-kJ, Peta-Watt Class Laser System (2020)
  • 著者名/発表者名: Daniele Margarone, Alessio Morace, Julien Bonvalet, Yuki Abe, Vasiliki Kantarelou, Didier Raffestin, Lorenzo Giuffrida, Philippe Nicolai, Marco Tosca, Antonino Picciotto, Giada Petringa, Giuseppe A. P. Cirrone, Yuji Fukuda, Yasuhiro Kuramitsu, Hideaki Habara, et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Physics 巻: 8 ページ: 343
  • DOI: 10.3389/fphy.2020.00343
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] プラズマ粒子シミュレーションによる 薄膜プラズマミラーの反射率計測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 林 宜章，Mihail Cernaianu，田中 和夫，羽原 英明
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 48 ページ: 193-197
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 超高強度レーザーの異常侵入を用いた高密度コアプラズマの高速加熱 (2021)
  • 著者名/発表者名: 羽原英明
  • 学会等名: レーザー学会
  • 招待講演