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末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 古木 裕一*; 藤吉 孝則*; 千星 聡*; 尾崎 壽紀*; 坂根 仁*; 工藤 昌輝*; 安田 和弘*; 石川 法人
Japanese Journal of Applied Physics, 59(2), p.023001_1 - 023001_7, 2020/02
被引用回数：6 パーセンタイル：38.95(Physics, Applied)GdBa
Cu
Oy (GdBCO)コート超伝導体に対して、80MeV Xeイオンを異なる方向から照射することにより、異なる方向の柱状欠陥を一つの試料に対して導入した。その結果、45
方向から照射することで導入される柱状欠陥は連続形状でかつ直径が大きく、一方でc軸方向(0方向)から照射することで導入される柱状欠陥は不連続形状でかつ直径が小さい、ということが分かった。柱状欠陥の形態が導入方向に依存することを利用すると、臨界電流密度を効果的に向上させることができる、ということが分かった。
末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 浦口 雄世*; 末永 桃太郎*; 牧原 隆博*; 藤吉 孝則*; 石川 法人
Physica C, 530, p.72 - 75, 2016/11
被引用回数：9 パーセンタイル：41.22(Physics, Applied)重イオン照射法により向上した超伝導状態のYBCO薄膜における磁束ピニング特性を、さらに向上させるためにBaSnOナノドットを薄膜内に導入し、その効果を調べた。その結果、ナノドットを導入した場合、単に重イオン照射した試料よりも、特に磁場方向が
軸方向に近い方向の条件で、顕著な磁束ピニング特性の向上が見られた。重イオン照射欠陥とナノドットを組み合わせることにより、全方位的な磁場方向条件での磁束ピニング特性の向上が達成できる可能性を示すことができた。
Oks, E.*; Dalimier, E.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.*; 福田 祐仁; Andreev, A.*; Koga, J. K.; 榊 泰直; 小瀧 秀行; Pirozhkov, A. S.; et al.
Optics Express (Internet), 23(25), p.31991 - 32005, 2015/12
被引用回数：7 パーセンタイル：38.91(Optics)フェムト秒高強度レーザーをアルゴンクラスターターゲットに照射して生成したプラズマから発生したアルゴンXVIIスペクトルサテライト線のライン形状を詳細に解析することにより、プラズマ中で非線形現象が起こっていることを明らかにし、その結果、照射レーザー光の第二次高調波(SHG)が発生していることを解明した。サテライト線解析の新しい理論を構築し、入射レーザー光の2 %がSHGに変換されていることを明らかにした。この実験結果は、二次元粒子コードを用いたシミュレーション結果とも良い一致を示した。
末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 古木 裕一*; 浦口 雄世*; 甲斐 隆史*; 藤吉 孝則*; 嶋田 雄介*; 安田 和弘*; 石川 法人
IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), p.6603004_1 - 6603004_4, 2015/06
被引用回数：11 パーセンタイル：50.61(Engineering, Electrical & Electronic)GdBCOコート線材に導入した不連続柱状欠陥による磁束ピン止め特性への影響を、連続柱状欠陥による影響と比較することによって明らかにした。具体的には、270MeV Xeイオン照射効果と80MeV Xeイオン照射効果を比較した。前者の場合、連続的な柱状欠陥を導入することができ、後者の場合不連続的な柱状欠陥が形成されることを、透過型電子顕微鏡観察により確認した。それぞれのイオン照射による臨界電流密度(Jc)の上昇を比較した結果、以下のことが分かった。前者の場合、柱状欠陥の導入方向と同じ方向に磁場が向いているときに、最もJcの上昇が顕著にみられ、磁場角度依存性曲線において未照射試料に見られなかったJcピークが現れた。この傾向は、後者の不連続柱状欠陥の場合にも同様に見られた。ただし、後者の場合には、柱状欠陥の導入方向以外の磁場角度においても、平均的なJcの上昇傾向がみられた。この傾向は、点状欠陥の場合でも見られており、不連続な柱状欠陥は、連続的な柱状欠陥と点状欠陥の影響を合わせ持つような効果を与えることが分かった。超伝導体の応用面からは、ある磁場角度に偏らない形でJcの大きな向上を図ることが望ましいため、不連続な柱状欠陥の導入は、材料設計上優れた手法であることが分かった。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Faenov, A. Y.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; Koga, J. K.; 森 道昭; 川瀬 啓悟*; et al.
RAL-TR-2015-025, P. 22, 2015/00
We provide a description of experiments performed with the J-KAREN and Astra Gemini lasers where we discovered a new regime of relativistic high-order harmonic generation by multi-terawatt femtosecond lasers in gas targets. The results were explained using particle-in-cell simulations and catastrophe theory. Our work paves the way towards a bright coherent X-ray source based on compact lasers and accessible, repetitive, and debris-free gas jet targets. Such a source will be crucial for fundamental research and numerous applications requiring pumping, probing, imaging of microscopic objects and for attosecond science.
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T. A.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.
New Journal of Physics (Internet), 16(9), p.093003_1 - 093003_30, 2014/09
被引用回数：30 パーセンタイル：81.06(Physics, Multidisciplinary)We present a detailed description of our discovery of a new regime of high-order harmonic generation, including experimental data, simulations, and description of new harmonic generation mechanism. The harmonics are generated by multi-terawatt relativistic-irradiance (
10
W/cm
) femtosecond (
30-50 fs) lasers focused to gas jet targets. According to our model, the harmonics are produced by sharp, structurally stable, oscillating electron spikes at the joint of boundaries of wake and bow waves excited by the laser pulse.
-values in BaZrO/YBaCuO
quasi-multilayered films with columnar defects末吉 哲郎*; 上滝 哲也*; 藤吉 孝則*; 光木 文秋*; 池上 知顯*; 石川 法人
Physica C, 494, p.153 - 157, 2013/11
被引用回数：5 パーセンタイル：25.2(Physics, Applied)YBaCuO酸化物超伝導体の電力ケーブル等への応用のためには、高磁場,高温環境でも臨界電流密度が高いことが要求される。そのためには、磁束をピン止めする強いピニングセンターを導入すること、さらに磁束が容易に移動できるダブルキンク機構を抑制するために点状不純物と(磁束と平行な)柱状不純物を適切に導入する必要がある。本研究では、点状欠陥を3次元的に分散させるためにBaZrOナノ粒子を含んだYBaCuO多層膜を作成した。さらに、イオン照射によって強いピン止め中心である柱状欠陥を導入し、最終的に点状不純物と柱状欠陥が混在するハイブリッドピニングセンターを実現した。この試料の評価の結果、BaZrOナノ粒子の寸法が大きい方が臨界電流密度が高くなること、イオン照射により形成された柱状欠陥がBaZrOナノ粒子を上回るピン止め効果を示したこと、膜作成条件によっては照射後試料で高磁場(3Tesla),高温(77.3K)においても高いピン止め効果が働くことを実験的に示した。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.
AIP Conference Proceedings 1465, p.167 - 171, 2012/07
被引用回数：1 パーセンタイル：46.45(Physics, Applied)We experimentally demonstrate new regime of high-order harmonic generation by relativistic-irradiance lasers in gas jet targets. Bright harmonics with both the odd and even orders are emitted in the forward direction, while the base harmonic frequency is downshifted. The harmonics are generated by linearly as well as circularly polarized pulses. With the 9 TW laser, the harmonics reach 360 eV, within the "water window" spectral region. Using 120 TW laser producing 40 uJ/sr per harmonic at 120 eV, we demonstrate the photon number scalability. The experimentally demonstrated harmonics cannot be explained by previously known mechanisms. We introduce a novel high-order harmonics generation mechanism, which explains our experimental findings.
Esirkepov, T. Z.; Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.
AIP Conference Proceedings 1465, p.172 - 180, 2012/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.13(Physics, Applied)最近の実験で観測されたテラワットレーザーによるXUV領域の高次高調波の発生のメカニズムに関し、カタストロフィー理論を利用した船首波によるメカニズムを考案し、2DPIC計算と3DPIC計算によりその妥当性を確認した。これにより、この高次高調波生成メカニズムに基づいた、新しいXUV光及びX線源を提案した。
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 中村 龍史; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; 川瀬 啓悟*; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 桐山 博光; 岡田 大; et al.
AIP Conference Proceedings 1465, p.159 - 166, 2012/07
被引用回数：0 パーセンタイル：0.13(Physics, Applied)We report on novel method to generate ultra-short coherent X-rays using a laser-plasma interaction. Nonlinear interaction of intense laser pulses with plasma creates stable, specific structures such as electron cusps. For example wake waves excited in an underdense plasma by the laser become dense and propagate along with the laser pulse (Flying Mirror). The flying mirror can reflect a counter-propagating laser pulse and directly convert it into high-frequency radiation and compress the pulse. We have conducted experimental results using 9 TW laser with a He gas target. We observed 10
photons in the extreme ultra-violet region (12.8-22.0 nm).
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.
Physical Review Letters, 108(13), p.135004_1 - 135004_5, 2012/03
被引用回数：69 パーセンタイル：90.73(Physics, Multidisciplinary)マルチテラワットレーザーをガスジェットターゲットに集光照射することにより「水の窓」に達する高次高調波発生を実験で示すことに成功した。数百次に達する高次高調波の強さは
J/srパルスと評価できる。このような高調波は、高強度レーザーパルスが低密度プラズマ中を相対論的な自己収束を伴って伝搬する際に、パルスによって励起される尖塔波とキャビテーションの境界の交差点で発生する電子スパイクのコヒーレント振動により生じる。このときのスパイクの先鋭さと安定度はカタスロトフ理論により説明される。発生機構はPICシミュレーションによっても確認された。
Faenov, A. Y.; Pikuz, T.*; 福田 祐仁; 神門 正城; 小瀧 秀行; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; Skobelev, I.*; Gasilov, S.*; 河内 哲哉; et al.
Japanese Journal of Applied Physics, 49(6), p.06GK03_1 - 06GK03_5, 2010/06
被引用回数：8 パーセンタイル：34.38(Physics, Applied)New approach for phase-contrast imaging of nanostructures using compact femtosecond laser-produced cluster plasma devices. Novel ultrafast soft X-ray diagnostics and metrology of full areas of free standing or mesh supported nano- thickness foils or other nanostructures is demonstrated.
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 川瀬 啓悟; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 桐山 博光; 岡田 大; 大東 出; 亀島 敬; 林 由紀雄; et al.
Physical Review Letters, 103(23), p.235003_1 - 235003_4, 2009/12
被引用回数：99 パーセンタイル：93.62(Physics, Multidisciplinary)Laser light reflection by a relativistically moving electron density modulation (flying mirror) in a wake wave generated in a plasma by a high intense laser pulse is investigated experimentally. A counter-propagating laser pulse is reflected and up shifted in frequency with a multiplication factor of 37-66, corresponding to the extreme ultraviolet wavelength. The demonstrated flying mirror reflectivity (from 3
10
to 210
, and from 1.310
to 0.610
for the photon number and pulse energy, respectively) is close to the theoretical estimate for the parameters of experiment.
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 福田 祐仁; Esirkepov, T. Z.; 大東 出; 川瀬 啓悟; Ma, J. L.*; Chen, L. M.*; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.
European Physical Journal D, 55(2), p.465 - 474, 2009/09
被引用回数：18 パーセンタイル：64.01(Optics)高強度レーザーとプラズマの非線型な相互作用により、高エネルギーの粒子やX線からTHz領域までの光子が生成される。われわれの高周波電磁放射生成方法は、高強度超短パルスレーザーにより作られる航跡波に近赤外のレーザー光を相互作用させるものである。この飛翔鏡の原理検証実験についてレビューを行う。また、われわれの実験では同時に、低周波の電磁波生成も観測している。これはプラズマ中に生成されるソリトンからの電磁放射であると認識している。ソリトンは、不足密度プラズマ中で生成され、レーザー光のエネルギーの一部をレーザーと同一の偏光の低周波電磁波として閉じこめ、プラズマと真空の境界で電磁放射を行うものである。このソリトンからの低周波電磁波を偏光分解計測した結果を報告する。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; Chen, L.-M.*; 大東 出; 小倉 浩一; 本間 隆之; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; et al.
AIP Conference Proceedings 1153, p.274 - 284, 2009/07
A strongly nonlinear breaking wake wave driven by an intense laser pulse can act as a partially reflecting relativistic mirror (the Flying Mirror). Upon reflection from such mirror, a counter-propagating optical-frequency laser pulse is directly converted into high-frequency radiation, with a frequency multiplication factor 
(the double Doppler effect). We present the results of recent experiment in which the photon number in the reflected radiation was more than 
times larger than in our proof-of-principle experiment. It is notable that the energy of laser was increased about three times. The Flying Mirror promises to generate intense coherent ultrashort XUV and X-ray pulses that inherit their temporal shape and polarization from the original optical-frequency (laser) pulses. Furthermore, the reflected radiation bears important information about the reflecting wake wave itself, which can be used for the diagnostics.
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; 福田 祐仁; Esirkepov, T. Z.; 大東 出; 川瀬 啓悟; Ma, J.-L.; Chen, L.-M.; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.
Harnessing Relativistic Plasma Waves as Novel Radiation Sources from Terahertz to X-Rays and Beyond (Proceedings of SPIE Vol.7359), p.73590K_1 - 73590K_11, 2009/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.07(Optics)Electromagnetic wave generation at the extreme ultraviolet (XUV) and infrared (IR) wavelength range is described through the interaction of intense short laser pulses with underdense plasmas. XUV pulses are generated through a laser light reflection from a relativistically moving electron dense shells (flying mirrors). A proof-of-principle and an advanced experiment of flying mirrors are presented. Both of the experiments demonstrated light reflection and frequency upshift in the XUV wavelength range (14-20 nm). The advanced experiment with a head-on collision of two laser pulses exhibited the high reflected photon number. IR radiation, which is observed in the forward direction, has the wavelength of 5 m and the same polarization as the driving laser dominantly. The source of the IR radiation is attributed to emission from relativistic solitons formed in underdense plasma.
福田 祐仁; Faenov, A. Y.; Pikuz, T. A.*; 神門 正城; 小瀧 秀行; 大東 出; Ma, J.-L.; Chen, L. M.; 本間 隆之; 川瀬 啓悟; et al.
Applied Physics Letters, 92(12), p.121110_1 - 121110_3, 2008/03
被引用回数：56 パーセンタイル：86.33(Physics, Applied)HeとCO
の混合ガスから生成させたCOクラスターにフェムト秒チタンサファイアレーザーを照射することにより、軟X線の生成量が増加することを見いだした。この軟X線とLiF結晶を検出器に用いて、100nm厚のモリブデンフォイルのイメージングを行った。その結果、非常に広範囲(mmスケール)に渡り、高分解能(800nm)のイメージング像の取得に成功した。また、
3%の精度でナノメートル厚フォイル中の不純物による軟X線の吸収量の変化を計測した。
Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; Chen, L. M.; 大東 出; 小倉 浩一; 本間 隆之; 林 由紀雄; et al.
Physics of Plasmas, 14(12), p.123106_1 - 123106_22, 2007/12
被引用回数：92 パーセンタイル：47.37(Physics, Fluids & Plasmas)A method of coherent high-frequency electromagnetic radiation generation, proposed in [S. V. Bulanov, T. Zh. Esirkepov, T. Tajima, PRL 91, 085001 (2003)], is experimentally demonstrated. This method is based on the radiation frequency multiplication during reflection at a mirror flying with relativistic velocity. The relativistic mirror is formed by the electron density modulations in a strongly nonlinear wake wave, excited in an underdense plasma in the wake behind an ultra-short laser pulse. In our experiments, the reflection of a counter-crossing laser pulse from the wake wave is observed. The detected frequency multiplication factor is in the range from 55 to 114, corresponding to a reflected radiation wavelength from 7 to 15 nm. This may open a way towards tunable high-intensity sources of ultra-short coherent electromagnetic pulses in the extreme ultraviolet and X-ray spectral regions. Parameters of the reflecting wake wave can be determined using the reflected radiation as a probe.
上坂 充*; 木下 健一*; 渡部 貴宏*; 菅原 淳*; 上田 徹*; 吉井 康司*; 小林 鉄也*; Halz, N.*; 中島 一久; 酒井 文雄*; et al.
IEEE Transactions on Plasma Science, 28(4), p.1133 - 1142, 2000/08
被引用回数：14 パーセンタイル：41.8(Physics, Fluids & Plasmas)レーザープラズマ加速の入射器として、フォトカソード高周波電子銃の研究を行った。16MeVの電子ビームエネルギー、6
mm.mradのエミッタンス、240フェムト秒のパルス幅、1バンチあたり350ピコクーロンの電荷を得ることができた。フェムト秒の電子パルス波形計測手法としては、フェムト秒ストリークカメラ、コヒーレント遷移放射干渉法、マイケルソン干渉計、遠赤外線ポリクロメーターを使用した。それにより、200フェムト秒以上のパルス幅においてはストリークカメラが最も信頼性が高く、短いパルス幅においてはポリクロメーターが一番よかった。フォトカソード高周波電子銃用のYLFレーザーと電子ビームとの同期においては、3.5ピコ秒を成し遂げた。これらに基づき、より同期のよい、カーレンズモードロックのTi:Sapphireレーザーを導入した。これにより、タイミングジッターは320フェムト秒まで下がった。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; 福田 祐仁; Ma, J.-L.; Esirkepov, T. Z.; 大東 出; Chen, L. M.; 小倉 浩一; 本間 隆之; 林 由紀雄; et al.
no journal, ,
We present results of a proof-of-principle experiment and theoretical study of the frequency upshifting of the laser pulse reflected from the relativistic flying mirror. Experimentally, the breaking wake wave is created by a Ti:S laser pulse (2 TW, 76 fs) in helium plasma with the electron density of 
cm
. The incidence angle of the second laser pulse on the flying mirror is 45
, so the frequency upshifting factor is 
. The reflected radiation is observed in 24 shots using a grazing-incidence spectrograph. The wavelength changes from 7 to 14 nm, which corresponds to the frequency upshifting factors of 50-110 and the 
-factors of 4-6. The reflected signal contains at least 
photons/sr. The new source promises the generation of coherent ultrashort XUV and X-ray pulses with tunable wavelength and duration, with the possibility of focusing to record intensities.
