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本研究の目的は、レーザーの縦電場を利用して粒子の直接加速による加速エネルギーを増大させることである。レーザー光の位相と偏光を制御することで加速長の増大させると同時に、レーザーの縦電場を用い加速電場勾配そのものを増やし、それらを合わせて加速エネルギー増加を目指している。そのため今年度は、縦電場による粒子加速の有用性の原理実証を目的として、加速実験用レーザーの高出力化、真空中での使用を考慮した縦電場発生のための大型軸対称偏光制御板の製作、相互作用長を擬似的に伸ばす多焦点集光レーザーを発生させるための位相板の設計を行い、希ガス中での粒子加速実験を行いつつある。加速実験用レーザーの高出力化については、半導体レーザー励起Nd:ガラスレーザー増幅器によるチャープパルス増幅を行った結果、スペクトル幅3.7nmの場合でパルスエネルギー2.4Jを達成した。また、大型の誘電体回折格子を用いてパルス圧縮を行った結果、約2psまでのパルス圧縮を確認した。スペクトル幅10nmの光源を用いた場合で、パルス幅約800fsの短パルス化を達成した。また、加速エネルギーの理論的予測を目的として開発した、縦電場を扱える3次元相対論的粒子コードによる数値計算とあわせて、これら高出力レーザー、軸対称ビームを用いて発生する電子エネルギーを計測することで加速の検証を行っている。
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