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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：38.69(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。
Zhidkov, A.*; 益田 伸一*; Bulanov, S. S.*; Koga, J. K.; 細貝 知直*; 児玉 了祐*
Physical Review Special Topics; Accelerators and Beams, 17(5), p.054001_1 - 054001_7, 2014/05
被引用回数：11 パーセンタイル：60.17(Physics, Nuclear)Nonlinear cascade scattering of intense tightly focused laser pulses by relativistic electrons is studied numerically including the classical radiation damping. The electron energy loss, along with its side scattering by the ponderomotive force makes the scattering in the vicinity of high laser field nearly impossible at high electron energies. The use of a second co-propagating laser pulse as a booster is shown to solve this problem.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; 細貝 知直*; Zhidkov, A.*; 児玉 了祐*
Physics of Plasmas, 20(8), p.083113_1 - 083113_10, 2013/08
被引用回数：19 パーセンタイル：64.05(Physics, Fluids & Plasmas)Nonlinear axisymmetric cylindrical plasma oscillations in magnetized collisionless plasmas are amodel for the electron fluid collapse at the axis behind the ultrashort relativisically intense laserpulse exciting the plasma wake wave. We present the analytical description of the strongly nonlinear oscillations showing that the magnetic field prevents from closing the cavity formed behind the laserpulse.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; 中村 龍史; Bulanov, S. S.*; Zhidkov, A.*; 加藤 義章; Korn, G.*
High-Power, High-Energy, and High-Intensity Laser Technology; and Research Using Extreme Light: Entering New Frontiers with Petawatt-Class Lasers (Proceedings of SPIE, Vol.8780), p.878015_1 - 878015_15, 2013/05
被引用回数：10 パーセンタイル：96.67(Optics)We discuss the key important regimes of electromagnetic field interaction with charged particles. The main attention is paid to nonlinear Thomson/Compton scattering regime with the radiation friction and quantum electrodynamics effects taking into account. This process opens a channel of high efficiency electromagnetic energy conversion into the hard electromagnetic radiation in the form of ultra short high power 
ray flashes.
Bulanov, S. S.*; Chen, M.*; Schroeder, C. B.*; Esarey, E.*; Leemans, W. P.*; Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; Zhidkov, A. G.*; et al.
AIP Conference Proceedings 1507, p.825 - 830, 2012/12
被引用回数：9 パーセンタイル：92.83(Physics, Applied)We propose the experiments on the collision of intense laser pulses with energetic electron bunches and on the collision of two or more intense laser pulses for studying extreme field limits in the nonlinear interaction of electromagnetic waves. The regimes of dominant radiation reaction, which completely changes the electromagnetic wave matter interaction, will be revealed in such experiments. This will result in a new powerful source of ultra short high brightness -ray pulses. A possibility of the demonstration of the electron positron pair creation from vacuum in the collision of two or more intense laser pulses is discussed.
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：46.41(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.
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：72 パーセンタイル：98.09(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：27.15(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.
Bulanov, S. V.; Esirkepov, T. Z.; 神門 正城; Koga, J. K.; Pirozhkov, A. S.; Rosanov, N. N.*; Zhidkov, A.*
AIP Conference Proceedings 1320, p.235 - 243, 2010/12
We formulate the Flying Mirror Concept for relativistic interaction of ultra-intense electromagnetic waves with plasmas, present its theoretical description and the results of computer simulations and laboratory experiments. The reflection of the electromagnetic wave at the relativistic mirror results in its energy and frequency change due to the double Doppler effect. In the co-propagating configuration, in the radiation pressure dominant regime, the energy of the electromagnetic wave is transferred to the ion energy providing a highly efficient acceleration mechanism. In the counter-propagation configuration the frequency of the reflected wave is multiplied by the factor proportional to the -factor squared.
Zhidkov, A.*; Koga, J. K.; 細貝 知直*; 藤井 隆*; 大石 祐嗣*; 根本 孝七*; 兒玉 了祐*
Physics of Plasmas, 17(8), p.083101_1 - 083101_6, 2010/08
被引用回数：11 パーセンタイル：39.64(Physics, Fluids & Plasmas)The wave breaking processes originating from a parametric resonance in the wake of a laser pulse in the absence of pulse over-focusing are thoroughly analyzed via multidimensional particle-in-cell simulations. The processes play a key role in the electron self-injection in the laser-driven acceleration of high energy, mono-energetic electrons in plasma channels. The resonance character of the charge loading in the first, second, and third injections is shown; its effect on the electron acceleration is demonstrated.
Zhidkov, A.*; Esirkepov, T. Z.; 藤井 隆*; 根本 孝七*; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.
Physical Review Letters, 103(21), p.215003_1 - 215003_4, 2009/11
被引用回数：16 パーセンタイル：64.28(Physics, Multidisciplinary)An optically dense ionization wave produced by two femtosecond (
10/30 fs) laser pulses focused cylindrically and crossing each other may become an efficient coherent X-ray converter in accordance with the Semenova-Lampe theory. The resulting velocity of a quasiplane ionization wave in the vicinity of pulse intersection changes with the angle between the pulses from the group velocity of ionizing pulses to infinity allowing a tuning of the wavelength of X rays and their bunching. The X-ray spectra after scattering of a lower frequency and long coherent light pulse change from the monochromatic to high order harmonic-like with the duration of the ionizing pulses.
神門 正城; 福田 祐仁; 小瀧 秀行; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.; 田島 俊樹; Chao, A. W.*; Pitthan, R.*; Schuler, K.-P.*; Zhidkov, A. G.*; et al.
Journal of Experimental and Theoretical Physics, 105(5), p.916 - 926, 2007/11
被引用回数：15 パーセンタイル：62.86(Physics, Multidisciplinary)高エネルギーのリニアコライダーにも必要とされる低エミッタンスビームを生成する、粒子加速器への新しい入射方法を提案する。本論文では、高出力のレーザーパルスの後に励起される航跡場の加速位相への入射方法を議論する。レーザーの偏光方向と集光方法を変えることにより、横方向の波の破壊を制御して、電子の横方向のベータトロン振動数と振幅を変え、扁平なビームを作り出すことができることを3次元シミュレーションで示した。また、イオンビームでの扁平ビーム生成についても言及する。
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。
神門 正城; 益田 伸一; Zhidkov, A.*; 山崎 淳; 小瀧 秀行; 近藤 修司; 本間 隆之*; 金沢 修平; 中島 一久; 林 由紀雄; et al.
Physical Review E, 71(1), p.015403_1 - 015403_4, 2005/01
被引用回数：33 パーセンタイル：77.25(Physics, Fluids & Plasmas)現在まででは最短のパルス幅(23fs)で相対論的な高出力(20TW)のレーザーを、不足密度プラズマ中に強く集光する実験を行った。プラズマ密度が10
cm
の領域で、MeVを越えるエネルギーの電子の発生を確認した。このMeV電子は、2温度分布をしており、シミュレーションの結果から、波の破砕機構の違いから生じていると考えられる。高温部の電子は、レーザーのプリパルスにより作られるプラズマ密度のキャビティー部での速い入射により形成され、パルス幅はフェムト秒であり、一方、低温部の電子は相対論的強度による波の破壊により加速されたもので、ピコ秒のパルス幅を持つことがわかった。
Koga, J. K.; Zhidkov, A.*; 佐々木 明; 上坂 充*
Inertial Fusion Sciences and Applications 2003, p.237 - 241, 2004/00
ペタワット級レーザーを極めて小さいスポットに集光すると電子からの放射量が極めて大きくなり、その結果として、電子の運動が大きく減衰する可能性がある。レーザー-プラズマ相互作用での放射減衰領域において、レーザーエネルギーの相当な部分が極めて波長の短い電磁放射に変換されることが見いだされている。比較的強度の低い限界でも、放射減衰は重要な役割を果たす可能性がある。本研究では、プラズマと相互作用する強電磁場の時間発展を記述する方程式を解くコードを開発した。これらの方程式は放射減衰の効果を含み、有限差分により、1次元の一様な空間グリッド上で解かれる。低減衰と高減衰の領域におけるレーザーパルスとプラズマ電子のダイナミクスの差違を解析する。
Zhidkov, A. J.*; Koga, J. K.; 佐々木 明; 上坂 充*
Physical Review Letters, 88(18), p.185002_1 - 185002_4, 2002/05
被引用回数：181 パーセンタイル：96.42(Physics, Multidisciplinary)イオン化を含む相対論的粒子シミュレーションにより、遮断密度を超えるプラズマスラブと超高強度レーザーでの相互作用における放射減衰の強い影響を見出し、解析した。ラジアンス
W
m
/cmとパルス幅20fsのレーザー放射によって生成された高速電子では、そのエネルギーの35%以上が放射に変換され得ることがわかった。放出されるX線はインコヒーレントで、レーザーのパルス幅の間のみ放出され、高強度になり得ること、レーザー強度に対して変換効率は非線形的に増加することを示す。サイクロトロン放射と同様に、超高強度レーザーで生成されたプラズマにおける相対論的電子の最高エネルギーは、放射減衰によって制限されると考えられる。
森林 健悟; Zhidkov, A. J.*; 佐々木 明; 周藤 佳子; 鈴木 慎悟*
Atomic Collision Research in Japan, No.27, p.1 - 3, 2001/00
短パルス高強度レーザーを数nmの大きさの巨大クラスターに照射することにより高温高密度電子状態を生成することが予測されている。この電子の衝突電離により内殻励起状態を形成し、X線を発生する。特に、クリプトンやゼノンのような高い電子番号の原子のクラスターの場合は、短波長X線が発生し、短波長X線源やX線レーザー源として注目されている。ここでは高温高密度状態でのゼノンイオンの多価イオン及び、内殻励起状態の生成過程に関して考察する。電子温度を数keV,電子密度を10
~10
/cm
とする。考慮した原子過程としては電子衝突励起・電離,自動イオン化,輻射遷移である。この条件のもとでニッケル様ゼノンイオンを初期状態とし、電子衝突で電離し、数100fs後の内殻励起状態などのカルシウム様ゼノンイオンのポピュレーションを計算した。ポピュレーションの密度,温度依存性を調べた。ポピュレーションは密度と比例して増加するが、10cmのとき約100fsで飽和すること、また、温度とともに増加するが、10keVを超えると温度依存性がなくなることがわかった。内殻(1s,2s,2p,3s,3p)電離過程を含む場合と含まない(3d電子だけが電離する)場合を計算した結果、前者のポピュレーションの方が三桁程度大きくなり、高温高密度電子状態では内殻電離過程が多価イオン生成に重要であることを発見した。
W/cm
Faenov, A.*; Colgan, J.*; Abdallah, J. Jr.*; Pikuz, S. A.*; Wagenaars, E.*; Booth, N.*; Brown, C. R. D.*; Culfa, O.*; Dance, R.*; Evans, R.*; et al.
no journal, ,
It was demonstrated that Hollow ions exotic states of matter, which are very far from equilibrium, can be formed by conventional optical laser technology when the laser intensity reached 10 W/cm and approaches to the radiation dominant regime.
W/cmFaenov, A.*; Hansen, S.*; Colgan, J.*; Abdallah, J.*; Pikuz, T.; Pikuz, S.*; Skobelev, I.*; 西内 満美子; 榊 泰直; 前田 祥太; et al.
no journal, ,
K-shell spectra of Al and Fe were excited by irradiation of thin foils with 30 fs laser pulses of J-KAREN laser facility with intensities up to 10 W/cm. Different dependences of measured spectra from the laser energy, different thicknesses of foils were investigated. Two independent models are used to provide a detail theoretical study of the role of the various configurations and processes in the formation of the observed spectra.
W/cmFaenov, A.*; Hansen, S. B.*; Colgan, J.*; Abdallah, J.*; Pikuz, T.; Pikuz, S. A.*; Skobelev, I. Y.*; 西内 満美子; 榊 泰直; 前田 祥太; et al.
no journal, ,
We present new set of measurements of high spectrally resolved K-shell spectra of Al and Fe plasma obtained by thin foils irradiation using 40 fs laser pulses of J-KAREN laser facility with intensities up to 10 W/cm. Dependences of X-ray spectra from laser energy and thicknesses of foils were investigated. Measured power-law dependence of X-ray intensity vs laser beam intensity confirmed that at laser intensities higher than 10 W/cm Radiation Dominated regime could be reached. Two independent models are used to provide a detail theoretical study of the various configurations and processes roles in the formation of the observed spectra. Modeling demonstrated strong influence of X-ray photo pumping from laser-produced plasma for intensity and structure of observed X-ray spectra.
