Progress and prospects of coherent X-ray research using high power lasers in JAEA

原子力機構における高出力レーザーを用いたコヒーレントX線研究の進展と展望

河内 哲哉; 錦野 将元; 佐々木 明; 石野 雅彦; 長谷川 登; 今園 孝志; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Magnitskiy, S.*; 圓山 桃子; 富田 卓朗*; 末元 徹; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. V.; 桐山 博光; 神門 正城; 山極 満; 近藤 公伯; Bolton, P.; 加藤 義章* 

Kawachi, Tetsuya; Nishikino, Masaharu; Sasaki, Akira; Ishino, Masahiko; Hasegawa, Noboru; Imazono, Takashi; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; Magnitskiy, S.*; Maruyama, Momoko; Tomita, Takuro*; Suemoto, Toru; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. V.; Kiriyama, Hiromitsu; Kando, Masaki; Yamagiwa, Mitsuru; Kondo, Kiminori; Bolton, P.; Kato, Yoshiaki*

短パルスX線源は、科学技術において必要不可欠な計測ツールであり、新材料開発や新薬創成などその用途は多岐にわたる。光源開発も重要な研究対象であり、コヒーレントX線については、レーザー駆動のものと加速器ベースのものが精力的に研究されている。特に、我々は小型・超短パルス性という特徴に注目し、レーザー駆動X線源の開発を進めており、本講演では、コヒーレントX線科学に係る最近の研究成果と将来計画について報告する。光源開発においては、軟X線レーザーのプラズマ中での屈折によるX線の蜃気楼の観測と相対論的プラズマからの高次高調波発生について、また、利用研究では、軟X線レーザープローブによるレーザーアブレーション時の表面ダイナミクスの観測例を紹介する。最後に、2012年度我々は政府からの予算を受け、keV領域のコヒーレントX線発生と高エネルギーイオンビームの発生を目的とした超高強度レーザーJ-KARENのPW級への高度化を開始した。このJ-KAREN-Pと別途開発する高平均出力レーザーにより、今後我々は更なる短波長レーザーの可能性の追求と高平均出力コヒーレントX線による利用研究の開拓を目指す予定である。

Laser-driven X-ray sources are widely used in probing substances for new material development etc. Besides the laser-driven sources have potentials to downsizing and ultra-short duration, we carry out the coherent X-ray research, i.e., soft X-ray lasers and higher order harmonics generation (HHG) and their applications. In the source study, the first observation of X-ray mirage and HHG from relativistic plasma are presented. In the applications, we show the surface dynamics of fs laser ablation of metal observed by the X-ray interferometer. Finally we mention the prospects for the future: By the financial support from government, we started upgrade of J-KAREN laser toward PW level to realize keV coherent X-ray and high energy particle beams. By use of this high peak power laser and another high average power lasers, we will explore the possibility of ultra-short-duration short-wavelength lasers and open up new applications of high average power coherent X-rays.