Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
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：31 パーセンタイル：80.06(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.
Bolton, P.; Borghesi, M.*; Brenner, C.*; Carroll, D. C.*; De Martinis, C.*; Fiorini, F.*; Flacco, A.*; Floquet, V.*; Fuchs, J.*; Gallegos, P.*; et al.
Physica Medica; European Journal of Medical Physics, 30(3), p.255 - 270, 2014/05
被引用回数：91 パーセンタイル：89.30(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)Suitable instrumentation for laser-accelerated proton (ion) beams is critical to the development of integrated, laser-driven ion accelerator systems. Instrumentation aimed at beam diagnostics and control must be applied to the driving laser pulse, the laser-plasma that it forms at the target and the emergent proton (ion) bunch in a correlated way to develop these novel accelerators. This report is a brief overview of established diagnostic techniques and new developments based on material presented at the first workshop on "Instrumentation for Diagnostics and Control of Laser-accelerated Proton (ion) Beams" in Abingdon, UK. It includes radiochromic film (RCF), image plate (IP), the micro-channel plate (MCP), the Thomson spectrometer, prompt inline scintillation, time and space-resolved interferometry (TASRI) and nuclear activation schemes. Repetition-rated instrumentation requirements for target metrology are also addressed.
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：0.00(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。
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：45.30(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.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; 神門 正城; 桐山 博光; Koga, J. K.; 近藤 公伯; 小瀧 秀行; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. S.*; et al.
AIP Conference Proceedings 1465, p.87 - 96, 2012/07
被引用回数：1 パーセンタイル：45.30(Physics, Applied)In the experiments on the collision of laser light and high intensity electromagnetic pulses generated by relativistic flying mirrors, with electron bunches produced by a conventional accelerator and with laser wake field accelerated electrons the studying of extreme field limits in the nonlinear interaction of electromagnetic waves is proposed. The regimes of dominant radiation reaction, which completely changes the electromagnetic wave-matter interaction, will be revealed. This will result in a new powerful source of high brightness 
-rays. A possibility of the demonstration of the electron-positron pair creation in vacuum in a multi-photon processes can be realized. This will allow modeling under terrestrial laboratory conditions neutron star magnetospheres, cosmological ray bursts and the Leptonic Era of the Universe.
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：74 パーセンタイル：90.61(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。
西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 小倉 浩一; Esirkepov, T. Z.; 谷本 壮; 金崎 真聡; 余語 覚文; 堀 利彦; 匂坂 明人; et al.
Physics of Plasmas, 19(3), p.030706_1 - 030706_4, 2012/03
被引用回数：6 パーセンタイル：24.31(Physics, Fluids & Plasmas)2J 60fsのチタンサファイアレーザー光を、コニカル形状を持ったターゲットホルダに装着したターゲットに照射することによって、7MeVのコリメートされた陽子線(
個/spot)を生成することに成功した。ターゲットホルダ上に陽子に前駆して発生する電子によって生成される電場が陽子線の軌道を変え、エネルギー選択をも行うと考えられる。
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; 神門 正城; 桐山 博光; Koga, J. K.; 近藤 公伯; 小瀧 秀行; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. S.*; et al.
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 660(1), p.31 - 42, 2011/12
被引用回数：75 パーセンタイル：97.85(Instruments & Instrumentation)We propose the experiments on the collision of laser light and high intensity electromagnetic pulses generated by relativistic flying mirrors, with electron bunches produced by a conventional accelerator and with laser wake field accelerated electrons for studying extreme field limits in the nonlinear interaction of electromagnetic waves.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; 神門 正城; 桐山 博光; Koga, J. K.; 近藤 公伯; 小瀧 秀行; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. S.*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 53(12), p.124025_1 - 124025_13, 2011/12
被引用回数：7 パーセンタイル：29.29(Physics, Fluids & Plasmas)We discuss the progress in the development of the extreme light sources that will open new horizons for studying a wide range of the fundamental science and astrophysics problems. The regimes of dominant radiation reaction, which completely change the electromagnetic wave-matter interaction, will be revealed, resulting in a new extremely powerful source of ultra short high brightness -ray pulses. The possibility of abundant electron-positron pair creation via the multi-photon processes, and possibility of reaching the critical field of quantum electrodynamics which would lead to the vacuum polarization and breakdown, are attracting high attention.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; 神門 正城; 桐山 博光; Koga, J. K.; 近藤 公伯; 小瀧 秀行; Pirozhkov, A. S.; Bulanov, S. S.*; et al.
Plasma Physics and Controlled Fusion, 53(12), p.124025_1 - 124025_13, 2011/11
The review is devoted to discussing progress in the development of the extreme light sources that opens new horizons for studying of a wide range of the fundamental science problems and important applications.
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; Koga, J. K.; 桐山 博光; et al.
Proceedings of SPIE, Vol.8140, p.81400A_1 - 81400A_16, 2011/10
We present experimental results, theory, and simulations demonstrating two novel sources of coherent X-ray radiation generated in the relativistic laser ( 10 W/cm
) interaction with easily accessible, repetitive, and debris-free gas jet targets. The first source, demonstrated with the 9 TW J-KAREN laser (JAEA), is based on a relativistic mirror reflecting a counter-propagating laser pulse. The second source, demonstrated with the laser power ranging from 9 to 170 TW in experiments with the J-KAREN (JAEA) and Astra Gemini (CLF, RAL) lasers, is based on high order harmonics generation by relativistic-irradiance lasers interacting with underdense plasmas.
西内 満美子; 小倉 浩一; Pirozhkov, A. S.; 谷本 壮; 余語 覚文; 榊 泰直; 堀 利彦; 福田 祐仁; 金崎 真聡; 匂坂 明人; et al.
Proceedings of SPIE Europe Optics + Optoelectronics 2011, Vol.8079, 7 Pages, 2011/04
被引用回数：1 パーセンタイル：56.09(Optics)レーザー駆動陽子線の特異な性質により、多くの応用の可能性がうたわれている。その中には、医療用の小型加速器がある。われわれの最終ゴールはここにある。そのために、レーザーを薄膜個体ターゲットに照射してイオン加速実験を行った。われわれのレーザーは、非常にコントラストが高い、短パルスの小型テーブルトップレーザーである。レーザーは800nm, 40fs, 4J, 10
のコントラスト、ピーク強度10
Wcm
のパラメータを持ち、ターゲットとしては、100umからsub-umの厚みの固体ターゲットを用いた。その結果として、最高エネルギー14MeVの陽子線で、10MeV付近の個数が10Hzで10分間に、マウスの皮膚に2Gy照射するに十分なドーズ量を持つ陽子線の発生に成功した。
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.
no journal, ,
Plasma produced with relativistic-irradiance (I
10 W/cm) lasers is known as a source of XUV and X-ray radiation generated via various mechanisms. Recently discovered by us high-order harmonic emission from gas jet targets produces short-pulse coherent radiation desirable for many applications. According to our model, the harmonics are emitted by relativistic electron spikes, which are the density singularities resulting from catastrophes of a multi-stream relativistic plasma flow. Here we present high-resolution measurements of a XUV emission source which show that the radiation is indeed emitted by tiny sources, in accordance with the model prediction. In the experiment performed with the J-KAREN laser the XUV emission (60-100 eV) has been imaged on a LiF crystal detector, which reveals the detailed structure of the XUV sources, for example the double source consisting of two sub-micrometer radiating points, as predicted by the model.
Pirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T. A.*; Faenov, A. Ya.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.
no journal, ,
We have discovered a new regime of high-order harmonic generation in gas jet targets driven by multi-TW femtosecond lasers. In this presentation, we discuss the results of recent experiments demonstrating bright off-axis (
) XUV harmonic emission. High-resolution harmonic source imaging reveals that the radiation is emitted by tiny sub-m sources, in accordance with the model prediction.
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Gallegos, P.*; Ahmed, H.*; Ragozin, E. N.*; Faenov, A.*; Pikuz, T.*; 河内 哲哉; 匂坂 明人; et al.
no journal, ,
相対論的強度のレーザー強度(10W/cm)にて、ヘリウムガス中に相互作用させる実験を行い、レーザー前方方向に変調のかかった紫外領域(80-300eV)のスペクトルを計測した。このスペクトルは、レーザーの周波数に近い基本波の高次の偶数次を含む高調波のようなスペクトルや、連続スペクトル,変調を含んだものなどの形状があった。高出力レーザー(50-170TW, 50fs)を用いた場合、これらのスペクトルはほぼ100%の再現性で観測された。また、レーザー光を直線偏光から円偏光に変えた場合にも同様のスペクトルを観測した。この放射機構は、相対論的強度で観測されたこと、偶数次と奇数次の高調波が観測されたこと、円偏光でも観測されたことなどから、通常のガスからの高次高調波やベータトロン放射,非線形トムソン散乱などの発生機構とは異なると考えられる。われわれは、高強度レーザーが作る密度カスプに着目した理論モデルを考案し、シミュレーションによって確かめた。
神門 正城; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 小倉 浩一; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Neely, D.*; et al.
no journal, ,
High-order harmonics of a Ti:sapphire drive laser were observed when the laser pulse was incident on a He gas-jet target at the relativistic intensity. Both the forward and off axis spectra shows the resolved harmonics. The correlation between harmonics generation and fast electron generation is also compared. Most of the shots shows that the small correlation but in strong signal shots has linear dependence on the electron number.
10 W/cmPirozhkov, A. S.; 神門 正城; Esirkepov, T. Z.; Faenov, A. Ya.*; Pikuz, T.; 林 由紀雄; 小瀧 秀行; Ragozin, E. N.*; Koga, J. K.; 桐山 博光; et al.
no journal, ,
フェムト秒のマルチテラワットレーザーによる、相対論的照射強度下でのガスジェットターゲットからの新たな高次高調波発生現象を発見した。奇数次に加えて偶数次の高調波からなるスペクトルが直線偏光だけではなく円偏光パルスを用いても観測された。またこのような高調波は、カタストロフ理論で説明できる尖鋭で安定した電子スパイクの協調した振動により発生するという新しい理論を示した。
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.
no journal, ,
本研究では、ガスジェットターゲットを用いて相対論的なレーザープラズマ相互作用による高次高調波発生の実験的研究を行った。レーザー進行方向へ、奇数次だけでなく偶数次の強い高調波が発生することを、直線偏光だけではなく円偏光パルスを用いても観測することができた。また、その際の観測された高次高調波の基本波波長はダウンシフトしていることがわかった。9TWのレーザー光を用いた場合、高調波のスペクトルは「水の窓」に届き、120TWを用いた場合は120eVの高調波の発生エネルギーが高調波1成分あたり40uJ/srに達することがわかった。さらに、本観測結果を説明するために、相対論的プラズマ現象とカタストロフィー理論を考慮した新しい高次高調波発生メカニズムについて言及する。
西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 小倉 浩一; Esirkepov, T. Z.; 谷本 壮; 余語 覚文; 堀 利彦; 匂坂 明人; 福田 祐仁; et al.
no journal, ,
2J, 60fsのチタンサファイアレーザーを用いて、コニカルな空洞形状を持ったターゲットフォルダに装着した薄膜ターゲットを照射することで、7MeVのコリメートされた陽子線の発生に成功した。通常広がった分布と連続なエネルギースペクトルを持って発生するレーザー駆動陽子線の、準単色化と収束のメカニズムは、レーザーをターゲットに照射することによって発生するエスケープ電子の持つポイントチャージがコニカルな空洞領域内に誘起する収束電場によって、説明される。
