Development of 0.1-Hz repetition driver laser for the TCE X-ray lasers

X線レーザー発生用0.1Hz繰り返しドライバレーザーの開発

越智 義浩; 長谷川 登; 河内 哲哉; 永島 圭介; 岸本 牧; 田中 桃子; 錦野 将元; 助川 鋼太; 山谷 寛; 國枝 雄一; 加藤 義章 

Ochi, Yoshihiro; Hasegawa, Noboru; Kawachi, Tetsuya; Nagashima, Keisuke; Kishimoto, Maki; Tanaka, Momoko; Nishikino, Masaharu; Sukegawa, Kota; Yamatani, Hiroshi; Kunieda, Yuichi; Kato, Yoshiaki

日本原子力研究開発機構においてTCE-X線レーザーを励起するための繰り返し頻度0.1Hzで動作する新たなドライバレーザーを開発した。レーザーはフラッシュランプ励起のジグザグスラブ型Nd/ガラス増幅器を主増幅器としたCPAレーザーである。出力パルスは7J/1.6psのメインパルスとその1.2ns前に1/8の強度のプリパルスで構成され、幅20m,長さ0.8cmに線集光される。0.1Hz運転時のエネルギー変動はRMSで20%程度であった。このレーザーを用いて、ニッケル様銀レーザー(波長13.9nm)の発振実験を行い、出力エネルギー1Jで飽和増幅に達していることを確認した。またビーム発散角は約3mradであった。これらから導かれるピーク輝度は10photons/s/mm/mrad2/0.1%BWとなり、非常に高輝度なコヒーレントX線源である。この高輝度コヒーレントX線が0.1Hzで発生するとさまざまな利用研究に対して非常に有力な光源となる。

We have developed a chirped pulse amplification laser with flash lamp pumped zigzag slab Nd:glass amplifiers for pumping the TCE X-ray lasers at 0.1-Hz repetition rate at the Japan Atomic Energy Agency. The laser provided 7 J/1.6 ps main pulse and 1/8 intensity pre-pulse at 1.2 ns before the main pulse. An energy fluctuation at 0.1-Hz operation was 20% (RMS), which was comparable with our present laser using rod amplifiers. The line focus on the target surface was 20 m in the width and 0.8 cm in the length. By using this laser, gain saturated Ni-like silver laser ( = 13.9 nm) with energy output of 1 J was obtained. The beam divergence of the Ni-like silver laser was mrad. Consequently, the peak spectrum brilliance was estimated to be 10 photons/s/mm/mrad2/0.1%BW. With 0.1-Hz repetition rate, this X-ray laser can be a powerful tool for a variety of applications.