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論文

Dependence on chirp rate and spectral resolution of the terahertz field pulse waveform measured by electro-optic detection using a chirped optical pulse and a spectrometer and its effect on terahertz spectroscopy

村上 洋; 清水 広平*; 桂田 雅章; 菜嶋 茂喜*

Journal of Applied Physics, 104(10), p.103111_1 - 103111_7, 2008/11

 被引用回数:5 パーセンタイル:74.9(Physics, Applied)

Single-shot measurement of a terahertz field pulse waveform by electro-optic sampling using a chirped optical pulse and a spectrometer was demonstrated by Jiang et al. We have performed an experimental and theoretical investigation into the dependence of the waveform thus measured on the chirp rate and spectral resolution. It was found that the waveform exhibits multicyclic behavior at a chirped pulse width of over 10 ps for the monocyclic original terahertz field, while it approaches the monocyclic behavior with decreasing pulse width. Further, broadening of the spectral resolution of the spectrometer gives rise to a monocyclic waveform in the chirp-rate range where the waveform is expected to be multicyclic. The theoretical results were found to be consistent with measured ones. Finally, we examined the spectral bandwidth and resolution of terahertz spectroscopy using this method.

論文

Simultaneous generation of a proton beam and terahertz radiation in high-intensity laser and thin-foil interaction

匂坂 明人; 大道 博行; 菜島 茂喜*; 織茂 聡; 小倉 浩一; 森 道昭; 余語 覚文; Ma, J.-L.; 大東 出; Pirozhkov, A. S.; et al.

Applied Physics B, 90(3-4), p.373 - 377, 2008/03

 被引用回数:57 パーセンタイル:6.98(Optics)

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。高エネルギー粒子とテラヘルツ波を同時に発生させることで、粒子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。本研究では、プロトンとテラヘルツ波の同時発生を目的として実験を行った。日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、チタンの薄膜ターゲットに照射した。集光強度は、ビームウエストで$$sim$$2$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であった。レーザーのプリパルスに対するプロトンとテラヘルツ波発生の依存性を調べた結果、プリパルスを抑制することでプロトンとテラヘルツ波が同時に発生していることがわかった。

論文

Intense femto-second laser-driven X-ray source coupled with multiple directional quantum beams for applications

大道 博行; 匂坂 明人; 小倉 浩一; 織茂 聡; 西内 満美子; 余語 覚文; 森 道昭; Li, Z.*; 桐山 博光; 金沢 修平; et al.

X-Ray Lasers 2006; Springer Proceedings in Physics, Vol.115, p.595 - 605, 2007/00

現在、関西光科学研究所に設置されている超短パルス高強度レーザーを用いた量子ビーム発生実験を行っている。すなわちレーザーを厚さ数ミクロンの薄膜に照射することにより、プロトン,X線,テラヘルツ波,電子線が発生する。これらは時間同期がきちんととれており、時間幅も1ピコ秒以下であり、するどい指向性を有し輝度も高い。これらを組合せることにより、極めて新しいポンプ-プローブ計測等が可能になると考えられる。これら研究の現状と今後の方向について報告する。

口頭

光ポンプ・テラヘルツプローブ分光システムの開発; テラヘルツ波時間波形のシングルショット計測

清水 広平; 桂田 雅章; 村上 洋; 菜島 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

テラヘルツ(THz)領域に存在する蛋白質の低周波振動は蛋白質の機能に関係するのではないかと考えられており、現在、さまざまな蛋白質を対象に中性子非弾性散乱測定が行われている。しかしこれらの測定は熱平衡状態にある蛋白質を対象としており、実際に生体機能を果たしている蛋白質を対象にするものではない。そこでわれわれはTHz波パルスを用いた光ポンプ・THz プローブ分光システムを開発し、蛋白質の機能研究などに応用することを目的とし研究を行っている。光ポンプ・THz プローブ分光に従来のTHz-TDSを適用した場合、測定に膨大な時間を要することになり、さらに光励起に対して測定の繰り返し周期内で初期状態に戻らない試料の測定は困難となる。そこでZhangらが提案した方法を用いてチャープパルスを用いたTHz波シングルショット分光システムの開発を実施したので報告する。従来の時間領域測定(delay scan)により得られるTHz波時間波形はほぼモノサイクルであるのに対して、シングルショット検出では数サイクルのパルス波形が得られた。この結果を数値計算により再現できることを示した。

口頭

超短パルス高強度レーザーを用いたプロトンとテラヘルツ波の同時発生

匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 余語 覚文; 中村 衆*; 岩下 芳久*; 白井 敏之*; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。高エネルギー粒子とテラヘルツ波を同時に発生させることで、粒子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。本研究では、プロトンとテラヘルツ波の同時発生を目的として実験を行った。日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、チタンの薄膜ターゲットに照射した。集光強度は、ビームウエストで2$$sim$$3$$times$$10$$^{17}$$W/cm$$^{2}$$であった。プロトン計測と同時にレーザーのプリパルスにより生成されるプリフォームドプラズマを干渉計測により測定した。プリフォームドプラズマサイズに対するプロトン発生の依存性を調べた結果、プリフォームドプラズマを抑制することでプロトンの発生量が大きく変化することがわかった。そして、プロトン発生に最適なプリフォームドプラズマ条件において、テラヘルツ波の発生していることがわかった。講演では、得られた実験結果とその解析結果について報告する予定である。

口頭

テラヘルツ電磁波パルスを用いたポンプ・プローブ分光,1; 時間波形シングルショット計測

村上 洋; 清水 広平; 桂田 雅章

no journal, , 

本研究の目的はフェムト秒レーザー誘起テラヘルツ電磁波(THz波)パルスを用いて、光pump-THz波probe分光装置を開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を調べることである。従来のTHz波時間領域分光では各時刻のTHz波の電場振幅を1点ずつ測定し、その時間波形をフーリエ変換することによりTHz波スペクトルを得る。一方、THz波の時間波形のシングルショット計測ではレーザー繰り返し周期内で緩和しないような系を対象とできるだけでなく、測定時間を大幅に短縮できる。そこで、すでに提案されている方法により、チャープパルスをプローブに用い、一次元検出器付き分光器を用いることにより、シングルショット計測システムの開発を行った。モノサイクルのテラヘルツ波入力に対して分光器の分解能及びチャープレートによりモノサイクル的からマルチサイクル的なシングルショット時間波形が得られた。これらの結果は数値計算により再現することができた。

口頭

テラヘルツ波パルスを用いたポンプ・プローブ分光装置の開発と溶液系への応用,1

村上 洋; 清水 広平; 桂田 雅章

no journal, , 

本研究の目的はフェムト秒レーザー誘起テラヘルツ電磁波(THz波)パルスを用いて、光pump-THz波probe分光装置を開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を調べることである。従来のTHz波時間領域分光では各時刻のTHz波の電場振幅を1点ずつ測定し、その時間波形をフーリエ変換することによりTHz波スペクトルを得る。一方、THz波の時間波形のシングルショット計測ではレーザー繰り返し周期内で緩和しないような系を対象とできるだけでなく、測定時間を大幅に短縮できる。そこで、すでに提案されている方法により、チャープパルスをプローブに用い、一次元検出器付き分光器を用いることにより、シングルショット計測システムの開発を行った。モノサイクルのテラヘルツ波入力に対して分光器の分解能及びチャープレートによりモノサイクル的からマルチサイクル的なシングルショット時間波形が得られた。これらの結果は数値計算により再現することができた。

口頭

テラヘルツ波パルスを用いたポンプ・プローブ分光装置の開発と溶液系への応用,2

清水 広平; 桂田 雅章; 村上 洋; 菜嶋 茂喜*; 細田 誠*

no journal, , 

本研究の目的はテラヘルツ波パルスを用いて、光ポンプ-テラヘルツプローブ分光システムを開発し、非平衡状態にある溶液や蛋白質などの低周波振動状態の時間変化を測定し、化学反応や生体機能の機構を調べることである。そのために、THz波スペクトルのシングルショット検出を目指し、チャープパルスを用いたマルチチャンネル検出システムの開発を行った。今回の発表では、(1)蛋白質ミオグロビン及びDNA薄膜についてテラヘルツ領域の吸収スペクトル信号を得るための試料条件探索,(2)試料の機能状態変化前後のスペクトル変化測定,(3)吸収スペクトル測定の信号・雑音比を改善するために実施したテラヘルツ波ダブルビーム計測装置の開発について報告する。

口頭

Generation of high-energy proton and electromagnetic waves with a high-intensity laser

匂坂 明人; 大道 博行; Pirozhkov, A. S.; Ma, J.-L.; 余語 覚文; 小倉 浩一; 織茂 聡; 森 道昭; 西内 満美子; 河内 哲哉; et al.

no journal, , 

超短パルス高強度レーザーと物質との相互作用により、高エネルギーのイオンや電子,X線,高次高調波,テラヘルツ領域の電磁波などが発生する。このうち、高エネルギーイオンは、医療用としての小型加速器への利用が期待されている。そして、高エネルギー陽子とテラヘルツ波又は高次高調波を同時に発生させることで、陽子単独で発生させた場合とは異なる利用研究が期待される。高エネルギー陽子とテラヘルツ波の同時発生実験では、日本原子力研究開発機構設置のチタンサファイアレーザー(JLITE-X)を用いて、厚さ5$$mu$$mのチタンの薄膜ターゲットに照射した。メインパルス直前にある自然放出光の増幅パルスの時間幅を制御することで、高エネルギー陽子とテラヘルツ波の同時発生を確認した。また、高エネルギー陽子と高次高調波の同時発生実験では、電力中央研究所設置のチタンサファイアレーザーを用いて、厚さ7.5$$mu$$mのポリイミドの薄膜ターゲットに照射した。ターゲット照射位置をレーザーのビームウエスト位置からずらして行くことで、高エネルギー陽子と紫外高次高調波の同時発生を観測した。

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