Study of the anisotropy of electron energy distribution of optical-field ionized oxygen plasma by using polarization spectroscopy

偏光プラズマ分光の手法を用いた光電界電離酸素プラズマ中における電子速度分布の異方性の研究

Kim, J.*; Kim, D. E.*; 河内 哲哉; 長谷川 登; 助川 鋼太*; 岩前 敦*; 藤本 孝*

Kim, J.*; Kim, D. E.*; Kawachi, Tetsuya; Hasegawa, Noboru; Sukegawa, Kota*; Iwamae, Atsushi*; Fujimoto, Takashi*

強い光電界強度によって生成した酸素プラズマにおける電子の速度分布関数の異方性について偏光プラズマ分光の手法を用いて評価した。用いた光源は幅66fs,ピーク強度10W/cmのチタンサファイアレーザーで、この強度においては、光電界電離が主要な電離過程となる。観測においてはプラズマからのリチウム様酸素イオン(Oイオン)の1s2p P-1s4d D(J=1/2-3/2及びJ=3/2-5/2)遷移(波長12.992nm)の偏光を計測した。その際、同種のイオンからの1s 2pP-1s4sS(J=1/2-1/2及びJ=3/2-1/2)を異なる偏光方向に対する計測系の感度の校正に用いた。上記の発光線の偏光度を酸素ガス密度、及び入射レーザーの偏光方向を変えた場合に調べた結果、励起レーザーの偏光状態を直線偏光から円偏光にすることで、発光線の偏光度が下がり、またガス密度を増加させると偏光度が下がることが見いだせた。これらの結果から、プラズマ中の電子速度分布関数の異方性の発生及び緩和についての知見が得られ、プラズマの異方性に起因すると考えられるX線レーザーの偏光制御への足掛かりが得られた。

The anistropy of electron energy distribution in oxygen plasmas produced by a high intensinty laser was investigated by using polarization spectroscopy. An ultra-short pulsed laser with a pulse duration of 66.5 fs and a power density of 110 W/cm was used. At this power density and pulse duration, the plasma was generated predominantly by optical field ionization. The degree of polarization of OVI 1s2p P-1s4d D (J=1/2-3/2 and J=3/2-5/2) transition line at 129.92 の1s 2pP-1s4sS (J=1/2-1/2 and J=3/2-1/2) transition line at 132.26 AA was used to calibrate the sensitivity of the optical system. The dependencies of the degree of polarization on the initial gas density and on the laser polarization were investigated. When the laser polarization was changed from a linear to a circlar polarization was decreased. When the initial gas density was increased, the degree of polarization was decreased.