ピコ秒パルス列レーザーによるJ-PARCレーザー荷電変換

J-PARC charge exchange experiment with picosecond pulse train laser system

渕 葵*; 原田 寛之  ; 米田 仁紀*; 道根 百合奈*; Saha, P. K.   ; 吉本 政弘  ; 金正 倫計  ; 柴田 崇統*

Fuchi, Aoi*; Harada, Hiroyuki; Yoneda, Hitoki*; Michine, Yurina*; Saha, P. K.; Yoshimoto, Masahiro; Kinsho, Michikazu; Shibata, Takanori*

大強度陽子加速器施設J-PARCでは、炭素膜に代わる非破壊型の「レーザー荷電変換入射」の方式を考案し、開発を進めている。さらに、非破壊型のビームプロファイルモニタの開発もビーム運転の安定化には重要である。本研究では、それに向けてレーザー光源開発、マルチパス共振器の開発を行い、2回目となるレーザー荷電変換実験を実施した。レーザー光源開発では、5台のレーザー増幅器のそれぞれのタイミングをずらし、出力レーザーが時間的に平坦なパルス構造のレーザーを出力させることに成功した。マルチパス共振器開発では、照射レーザーを折り返し、16パルスのレーザーを照射点に同時集光することに成功した。その結果、前回の0.57%の30倍となる16.8%の荷電変換効率を達成した。本発表では、レーザー光源開発とマルチパス共振器開発の成果を報告する。

At the J-PARC, a non-destructive method of "laser charge exchange injection" has been proposed and is under development to replace the carbon foil. In addition, the development of a non-destructive beam profile monitor is also important to stabilize the beam operation. In this study, we developed a laser source and a multi-pass cavity for this purpose, and performed the second experiment. In the development of the laser source, the timing of each of the five laser amplifiers was staggered, and we succeeded in producing a laser with a flat pulse structure. In the development of the multi-pass cavity, we succeeded in focusing 16 pulses of laser simultaneously to the irradiation point. As a result, a charge exchange efficiency of 16.8%, 30 times higher than the previous efficiency of 0.57%, was achieved. In this presentation, we report the results of the laser source development and the multi-pass cavity development.