Gain saturation of nickel-like silver and tin X-ray lasers by use of a tabletop pumping laser system

テーブルトップ励起光源によるニッケル様銀及び錫レーザーの飽和増幅

河内 哲哉; 加道 雅孝; 田中 桃子; 佐々木 明; 長谷川 登; Kilpio, A.*; 難波 慎一; 永島 圭介; Lu, P.; 高橋 謙次郎; Tang, H.; Tai, R.; 岸本 牧; 小池 雅人; 大道 博行; 加藤 義章 

Kawachi, Tetsuya; Kado, Masataka; Tanaka, Momoko; Sasaki, Akira; Hasegawa, Noboru; Kilpio, A.*; Namba, Shinichi; Nagashima, Keisuke; Lu, P.; Takahashi, Kenjiro; Tang, H.; Tai, R.; Kishimoto, Maki; Koike, Masato; Daido, Hiroyuki; Kato, Yoshiaki

銀及び錫のスラブターゲットに線集光したCPAガラスレーザー光(時間幅4ピコ秒のプリパルスと加熱パルス。パルス間隔1.2ナノ秒)を照射した。本実験ではレーザーの集光光学系に階段ミラーを導入することにより励起光を疑似進行波とし、それにより波長13.9nmと12.0nmの過渡励起電子衝突レーザーにおいて飽和増幅を達成した。利得係数は銀レーザーで35 [1/cm],錫レーザーで30[1/cm]であった。入力エネルギーは各々12J及び14Jであり、小型励起光源を用いた過渡励起電子衝突レーザーとしては最短波長での飽和増幅である。実験的に評価した飽和強度と理論計算による予測との比較から、X線レーザーの線幅としてイオン温度に起因する不均一拡がりと、レーザー準位の衝突励起脱励起に起因する衝突拡がりの両方が、ニッケル様イオンレーザーの場合には重要であることを見い出した。流体コードと衝突輻射モデルを組み合わせた計算に、この線幅の効果を取り入れることにより、実験的に観測されたレーザー線利得の発生位置及びその利得係数の大きさをほぼ再現することができた。

A silver and tin slab targets were irradiated by a line-focused CPA glass laser light. In this experiment, the laser pulses consisted of two pulses with 4 ps duration, separated by 1.2 ns. Strong amplification in the nickel-like silver and tin x-ray lasers at the wavelengths of 13.9nm and 12.0nm was demonstrated with a pumping energy of 12 J and 14 J, respectively, and gain-saturation behaviors could be seen. A hydro-dynamics simulation coupled with a collisional-radiative model was performed under the present experimental condition, and the calculated result was compared with the experimental results.