"J-KAREN"高強度レーザー

"J-KAREN"; High intensity laser

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也*; 田上 学*; 圷 敦; 岡田 大; 本村 朋洋*; 近藤 修司; 金沢 修平; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 余語 覚文; 神門 正城; 小瀧 秀行; 福田 祐仁; Chen, L.-M.; 大東 出; 川瀬 啓悟; 本間 隆之; 亀島 敬; 林 由紀雄; 早川 岳人; 静間 俊行; 藤原 守; Bulanov, S. V.; 大道 博行; 木村 豊秋; 田島 俊樹

Kiriyama, Hiromitsu; Mori, Michiaki; Nakai, Yoshiki; Shimomura, Takuya*; Tanoue, Manabu*; Akutsu, Atsushi; Okada, Hajime; Motomura, Tomohiro*; Kondo, Shuji; Kanazawa, Shuhei; Sagisaka, Akito; Ogura, Koichi; Orimo, Satoshi; Nishiuchi, Mamiko; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; Yogo, Akifumi; Kando, Masaki; Kotaki, Hideyuki; Fukuda, Yuji; Chen, L.-M.; Daito, Izuru; Kawase, Keigo; Homma, Takayuki; Kameshima, Takashi; Hayashi, Yukio; Hayakawa, Takehito; Shizuma, Toshiyuki; Fujiwara, Mamoru; Bulanov, S. V.; Daido, Hiroyuki; Kimura, Toyoaki; Tajima, Toshiki

高強度場科学研究において、メインパルスと背景光(ASE光)との強度比であるコントラストが、高強度レーザーを利用するうえでボトルネックになっている。高強度レーザーシステムより出力されるレーザーパルスの時間構造において、メインパルスに先立って数桁強度の低い背景光(ASE)が存在する。一般的な高強度レーザーシステムにおいて、メインパルスとASEの強度比(コントラスト)は1010桁程度であり、この場合ASEの光強度は1010W/cmとなり、高強度を有するメインパルスが固体物質と相互作用する前にターゲット上にプリプラズマが形成され、メインパルスは膨張しつつある低い密度のプラズマと主として相互作用し、メインパルスと物質との相互作用に影響を及ぼす。このため多くの実験において、プリパルスによりプリプラズマが形成されないようなレーザーの時間制御技術開発が必要である。われわれは背景光が発生しにくい光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を前置増幅器として用いた高強度レーザーシステムの開発を行った。OPCPAを用いることにより、メインパルスの数ps前において従来よりも1,00010,000倍改善された710の高いコントラストを実現した。

One of the main bottlenecks for the applications of ultrashort and ultrahigh-peak power lasers in high-field physics is a temporal contrast of the pulses. In ultrahigh-peak power lasers, a nanosecond background of the amplified spontaneous emission (ASE) is generated at the same time as the femtosecond pulse. This background is mostly generated in the preamplifier (regenerative, multipass amplifier). Even though the contrast level is usually in the range from 10 to 10, this level is not sufficiently low at relativistic intensities greater than 10W/cm to avoid unwanted pre-plasmas generation. We demonstrated a high-contrast, high-peak power laser with optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA). With the use of OPCPA, contrast is enhanced to better than 710 in a few picoseconds before the main pulse, which corresponds to an improvement of three to four orders in magnitude compared with conventional systems.