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論文

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱光源実証実験

永井 良治; 羽島 良一; 静間 俊行; 森 道昭; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 荒木 栄*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 12th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1330, 2015/09

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度,エネルギー可変,単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERLの回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー,レーザー波長,衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18$$^{circ}$$である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

論文

Demonstration of high-flux photon generation from an ERL-based laser Compton photon source

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 荒木 栄*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 照沼 信浩*; 浦川 順治*

Proceedings of 6th International Particle Accelerator Conference (IPAC '15) (Internet), p.1607 - 1609, 2015/06

コンパクトERL(cERL)においてエネルギー回収型リニアックを基盤とするレーザーコンプトン散乱(LCS)光源のために必要な加速器およびレーザーについての技術開発を行った。ERL-LCS光源のような高強度、エネルギー可変、単色光源は非破壊核種分析に必要な光源である。ERL-LCS光源による光子生成実証のために、cERL回収ループにレーザーエンハンスメント共振器を設置した。電子ビームエネルギー、レーザー波長、衝突角はそれぞれ、20MeV, 1064nm, 18deg.である。LCS光子の最大エネルギーは約7keVである。感度領域17mm$$^{2}$$のシリコンドリフト検出器を衝突点から16.6mの位置でのLCS光子の観測に用いた。その計測の結果、検出器での強度、中心エネルギー、エネルギー広がりはそれぞれ、1200/s, 6.91keV, 81eVであった。

論文

コンパクトERLでのレーザーコンプトン散乱光源実証実験用装置の建設

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1328 - 1331, 2014/10

エネルギー回収型リニアック(ERL)により生成された電子ビームを用いた高強度レーザーコンプトン散乱(LCS)$$gamma$$線源は非破壊核種分析システム実現のカギとなる技術である。LCS-$$gamma$$線源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、コンパクトERL(cERL)に建設している。そのLCS光源はモードロックファイバレーザー、レーザーエンハンスメント共振器から構成され、ビームラインと実験ハッチについても建設中である。LSC光源のコミッショニングは2015年2月に開始され、3月にLCS光の発生を計画している。

論文

レーザーコンプトン散乱光源用ビームラインモニタの開発

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 小菅 淳*; 本田 洋介*; 浦川 順治*

Proceedings of 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.839 - 842, 2014/10

レーザーコンプトン散乱(LCS)光源実現のために必要な加速器とレーザーを組み合わせた総合的な性能の実証のために、LCS光源とその周辺機器を、ERLを基盤とした光源のための試験加速器、cERLに建設している。LCS光源の調整用のフラックスモニタとして、LCSビームライン中に設置するモニタの検討を行った。薄いシンチレータ検出器とシリコンドリフト検出器の2種類の検出器を採用し、LCSビームラインの上流部に設置する計画である。フラックスモニタを設置する位置での電子ビームの制動放射によるバックグランドの計測を行い、バックグランドは許容できる範囲であり、フラックスモニタが十分に機能する範囲であることを確認した。

論文

Current status of the driver laser system for intense terahertz wave generation

田中 桃子; 越智 義浩; 小菅 淳; 岡田 大; 森 道昭; 桐山 博光; 坪内 雅明; 永島 圭介

JAEA-Conf 2014-001, p.32 - 33, 2014/09

テラヘルツ波発生用ドライバーレーザーとして、Yb:YAGシンディスクを利得媒質として用いた高強度キロヘルツレーザーシステムを構築した。再生増幅器は4バウンスの構成とし、最大10mJの出力を得た。また、圧縮後のパルスを用いてLiNbO$$_{3}$$結晶によるテラヘルツ波発生のデモンストレーションを行った。

論文

Construction of a laser Compton scattered photon source at cERL

永井 良治; 羽島 良一; 森 道昭; 静間 俊行; 赤木 智哉*; 本田 洋介*; 小菅 淳*; 浦川 順治*

Proceedings of 5th International Particle Accelerator Conference (IPAC '14) (Internet), p.1940 - 1942, 2014/07

レーザーコンプトン散乱(LCS)による高強度$$gamma$$線源のために必要とされる加速器技術およびレーザー技術の実証のために、LCS光源とその周辺装置を高エネルギー加速器研究機構のコンパクトERL(cERL)に建設中である。エネルギー回収方リニアック(ERL)の電子ビームによるLCS光源は核種を同定するための非破壊検査システムのキーテクノロジーである。LCS光源とその周辺装置はモードロックファイバーレーザー、レーザー増倍共振器、ビームライン、実験室から成る。そのLCS光源の調整運転は2015年2月に開始される予定である。

論文

High power laser developments with femtosecond to nanosecond pulse durations for laser shock science and engineering

桐山 博光; 森 道昭; 鈴木 将之*; 大東 出*; 岡田 大; 越智 義浩; 田中 桃子; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; et al.

レーザー研究, 42(6), p.441 - 447, 2014/06

原子力機構で開発している、(1)フェムト秒超高強度レーザーとしてOPCPA/Ti:sapphireハイブリッドレーザー、(2)ピコ秒高強度レーザーとしてOPCPA/Yb:YAGハイブリッドレーザー、(3)ナノ秒高平均出力レーザーとして半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーについて、それらの構成及び動作特性について紹介する。

論文

Application of laser Compton scattered $$gamma$$-ray beams to nondestructive detection and assay of nuclear material

羽島 良一; 早川 岳人; 静間 俊行; Angell, C.; 永井 良治; 西森 信行; 沢村 勝; 松葉 俊哉; 小菅 淳*; 森 道昭; et al.

European Physical Journal; Special Topics, 223(6), p.1229 - 1236, 2014/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:44.09(Physics, Multidisciplinary)

Generation of energy-tunable $$gamma$$-rays via laser Compton scattering is of great interest for applications of MeV photons -which interact with nuclei- and scientific studies. One of the promising applications of such energy-tunable $$gamma$$-rays is the nondestructive detection and assay of nuclides, which are necessary for nuclear security and safeguards. We are developing technologies relevant to $$gamma$$-ray nondestructive detection and assay, which include a high-brightness $$gamma$$-ray source based on modern laser and accelerator technologies, and $$gamma$$-ray measurement methods optimized for highly radioactive samples.

論文

Polarization-selectable cavity locking method for generation of laser Compton scattered $$gamma$$-rays

小菅 淳; 森 道昭; 岡田 大; 羽島 良一; 永島 圭介

Optics Express (Internet), 22(6), p.6613 - 6619, 2014/03

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.6(Optics)

共振器内の光の偏光方向に敏感な新しい共振器ロックの方法の開発を行った。この方法は、3枚の反射光学系から成るイメージ変換原理を用いて共振器ロックのための信号(error signal)を得ることができ、さらに入射レーザーの偏光方向を制御することにより共振器内に蓄積される光の偏光方向を縦と横を任意に選ぶことができる。本論文では、これらの原理について紹介し、実際に得られてた実験結果について報告する。

論文

Improvement of diffraction efficiency of dielectric transmission gratings using anti-reflection coatings

永島 圭介; 小菅 淳; 越智 義浩; 田中 桃子

Optics Express (Internet), 21(16), p.18640 - 18645, 2013/07

 被引用回数:13 パーセンタイル:62.11(Optics)

透過型回折格子の回折効率を向上するための新しい方法を提案した。この方法では、回折格子領域と基板の間に誘電体多層膜を挿入する。この多層膜は透過型回折格子に対して無反射コーティングとして働く。この無反射コーティングを用いた格子数1740本/mmの回折格子が99%以上の回折効率を持つことを明らかにした。

論文

Ultra-intense, high spatio-temporal quality petawatt-class laser system and applications

桐山 博光; 下村 拓也; 森 道昭; 中井 善基*; 田上 学; 近藤 修司; 金沢 修平; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 林 由紀雄; et al.

Applied Sciences (Internet), 3(1), p.214 - 250, 2013/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:53.78(Chemistry, Multidisciplinary)

ペタワット級超高強度レーザーの利用研究に向けてのレーザー高度化技術開発として、原子力機構で開発を進めている高度に時間・空間制御されたペタワット(PW)級チタンサファイアチャープパルス増幅レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の紹介を、招待論文(Invited paper)として行う。また、本レーザーシステムにより創出された粒子加速、高輝度X線発生などの研究成果についても報告を行う。

論文

Negative effect of crystallization on the mechanism of laser damage in a HfO$$_{2}$$/SiO$$_{2}$$ multilayer

立野 亮*; 岡田 大; 乙部 智仁; 川瀬 啓悟*; Koga, J. K.; 小菅 淳; 永島 圭介; 杉山 僚; 柏木 邦宏*

Journal of Applied Physics, 112(12), p.123103_1 - 123103_3, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:15.25(Physics, Applied)

次世代の極短パルス超高ピーク出力レーザー用の高耐力ミラーを実現するためには、レーザー損傷のメカニズムの解明が不可欠である。本研究では、レーザーミラーの損傷箇所をレーザー顕微鏡により表面観察、透過型電子顕微鏡(断面TEM)により断面観察を行った。損傷したHfO$$_{2}$$には微結晶のHfO$$_{2}$$の粒界が確認できた。これら結果とミラーの耐性評価から、膜内の結晶の形成がミラーの耐性を決める大きな要因であることが明らかになった。

論文

Erratum; Design of rectangular transmission gratings fabricated in LiNbO$$_{3}$$ for high-power terahertz-wave generation [Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 122504]

永島 圭介; 小菅 淳

Japanese Journal of Applied Physics, 51(11), P. 119201_1, 2012/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:89.85(Physics, Applied)

以前に発表した論文(高出力テラヘルツ波発生のためにリチウムナイオベートに作成する矩形透過型回折格子の設計[Jpn. J. Appl. Phys. 49 (2010) 122504]に計算間違いが見つかったため、その訂正論文である。

論文

今中期計画における光源開発プロジェクト

杉山 僚; 桐山 博光; 越智 義浩; 森 道昭; 田中 桃子; 笹尾 文崇; 小菅 淳; 岡田 大

JAEA-Conf 2011-001, p.15 - 18, 2011/03

今中期計画における次世代レーザー開発研究グループのレーザー開発の主眼は、高効率・高繰り返し動作などの特長を持つ高平均出力の次世代型極短パルスレーザーを開発することである。その実現に向けて、関西光科学研究所ではYbセラミクスレーザーの開発に着手した。われわれは、また、融合光新創生ネットワーク(光ネット)でのQUADRA光源開発を行っている。平成22年度までの第1期計画では、QUADRAの要素技術開発を行っている。第2期においては、次世代型極短パルスレーザーの開発と一体化させて、本来研究における高出力THz波発生を目指す。さらに、今中期計画における光量子科学での応用研究に必要なJ-KARENレーザーの整備・高度化の支援を行っている。

論文

Design of rectangular transmission gratings fabricated in LiNbO$$_{3}$$ for high-power terahertz-wave generation

永島 圭介; 小菅 淳

Japanese Journal of Applied Physics, 49(12), p.122504_1 - 122504_4, 2010/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:59.84(Physics, Applied)

高パワーのテラヘルツ波発生のためにLiNbO$$_{3}$$基板に作成した矩形透過型回折格子について詳細に調べた。ここでは、励起レーザーを大気又は石英ガラスから回折格子面へ入射する簡単な実験系を考えた。得られる回折効率の最大値は、大気の場合は0.4、石英ガラスの場合は0.9になった。設計した回折格子は深さ0.5$$mu$$m、幅0.12-0.14$$mu$$mの溝を持つ。回折効率は溝幅に比べて、溝深さに対してはあまり依存しないことがわかった。

論文

高コントラスト・高ビーム品質・高強度レーザーの開発

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基*; 下村 拓也; 笹尾 一*; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 近藤 修司; 金沢 修平; et al.

レーザー研究, 38(9), p.669 - 675, 2010/09

高強度レーザーの時間・空間制御技術に関するレビューである。時間制御技術は主パルスと背景光の強度比を向上させる高コントラスト化であり、先駆けて開発した高エネルギーシード型低利得光パラメトリックチャープパルス増幅手法について紹介する。空間制御技術は高エネルギービームの空間強度均質化であり、回折光学素子を用いた手法について紹介する。これらの手法の特徴を詳細に紹介するとともに、これらの制御技術を用いて得られた時間・空間特性についても報告する。

論文

光パラメトリックチャープパルス増幅器における高効率増幅

小菅 淳; 桐山 博光; 下村 拓也*; 田上 学*; 金沢 修平; 越智 義浩; 森 道昭; 田中 桃子; 岡田 大; 笹尾 一*; et al.

レーザー研究, 38(9), p.706 - 710, 2010/09

市販のQ-スイッチNd:YAGレーザーの2倍波用いて高変換効率光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)を行った。高エネルギーの種光をOPCPAでさらに増幅することにより、28%のポンプーシグナル変換効率を達成した。この結果は、市販のQ-スイッチNd:YAGレーザーの2倍波を用いたOPCPAシステムにおいて最も高い変換効率を達成することができた。

口頭

チャープパルス増幅動作を伴うカーレンズモードロックリングキャビティー

近藤 公伯; 小菅 淳; 杉山 僚

no journal, , 

カーレンズモードロック発振器において、パルス幅が短く高強度になるモードロック機能をつかさどる部分をパルス圧縮器とパルス伸長器で分離すれば、超短パルス発振器の中にパルス幅の長い部分を積極的に設けることができる。すなわち光共振器中でチャープパルス増幅(CPA)の原理を利用することが可能になる。本研究では、特に超短パルスカーレンズモードロック発振器内のモードロック機能の明確な分離,超短パルス部の制御性、そしてキャビティー内でのパルス圧縮,パルス伸長の様子を観測すべく、カーレンズモードロックリングキャビティーを構築し、キャビティー中のチャープの変遷を観測した。薄いサファイア結晶中でパルス幅が必ずトランスフォームリミットになっていることが評価できた。

口頭

次世代レーザー開発研究グループの総括及び次期中期計画の方針

杉山 僚; 桐山 博光; 越智 義浩; 田中 桃子; 中井 善基; 笹尾 一; 立野 亮; 岡田 大; 小菅 淳; 坪内 雅明

no journal, , 

原子力機構次世代レーザー開発研究グループにおける今期の中心開発課題は、超短パルスレーザーのJ-KAREN及びTOPAZの高度化である。J-KARENにおいては、ピーク出力500TW相当の高強度レーザーパルス光の発生に成功するとともに、10の10乗台を超える高コントラスト化を達成した。また、TOPAZでは、0.1Hz動作にて、現在1ビームあたり約15Jのパルス出力を発生した。また、光ネット事業(昨年8月開始)におけるQUADRA:高品位高輝度光源(Quality Ultra ADvanced RAdiation Source)開発に着手した。当事業は、高出力LD励起型のkHz級高平均出力超短パルスレーザー開発である。22年度からの原子力機構の次期中期5か年計画における新規光源開発を行ううえで、QUADRA開発は欠かせない。

口頭

単色$$gamma$$線ビームを用いた使用済燃料中Pu, U, MAの非破壊分析の提案,1; 分析装置の概要と要素技術開発の現状

羽島 良一; 早川 岳人; 菊澤 信宏; 静間 俊行; 西森 信行; 永井 良治; 沢村 勝; 川瀬 啓悟; 小菅 淳; 立野 亮; et al.

no journal, , 

国際保障措置上の重要な課題である再処理工場での受払差への対応策として、使用済燃料中に含まれる核分裂物質($$^{239}$$Pu等)の高精度な非破壊分析法が検討されている。われわれは、量子ビームの先端技術により発生可能となる単色亜$$gamma$$線ビームと原子核共鳴蛍光散乱を組合せた、使用済燃料中のU, Pu, MAの非破壊分析法を提案する。本手法の特徴は以下の通りである。(1)2MeVの$$gamma$$線を用いるので燃料ピンの内部まで分析可能,(2)燃料集合体を冷却プールに入れたまま分析可能,(3)Puの同位体のみならず、U, MAなど必要なすべての同位体を分析可能。本発表では、装置の概要と要素技術開発の現状を報告する。

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