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論文

Isotope-selective ionization utilizing field-free alignment of isotopologues using a switched nanosecond laser pulse

赤木 浩*; 熊田 高之; 乙部 智仁*; 板倉 隆二*; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Applied Physics B, 124(1), p.14_1 - 14_8, 2018/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:82.21(Optics)

新たな同位体分離法を目指したフィールドフリーアライメントによるイオン化効率の同位体選択性を計算した。従来のフェムト秒レーザーを用いたフィールドフリーアライメント法では、レーザー強度を強くするとイオン化の選択性が無くなってしまうのに対し、200fsでカットオフするナノ秒レーザーパルスを用いると選択性を保持したまま高い同位体選択イオン化が実現することが判明した。

論文

Hydrodynamics driven by ultrashort laser pulse; Simulations and the optical pump - X-ray probe experiment

Inogamov, N. A.*; Zhakhovsky, V. V.*; 長谷川 登; 錦野 将元; 山極 満; 石野 雅彦; Agranat, M. B.*; Ashitkov, S. I.*; Faenov, A. Y.*; Khokhlov, V. A.*; et al.

Applied Physics B, 119(3), p.413 - 419, 2015/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:54.29(Optics)

Spatial structures of ablative mass flow produced by femtosecond laser pulses are studied. In experiments with a gold film, the Ti:sap laser pulse having a focal size of 100 microns on a target was used, while a soft X-ray probe pulse was utilized for diagnostics. The experimental data are compared with simulated mass flows obtained by two-temperature hydrodynamics and molecular dynamics methods. Simulation shows evolution of a thin surface layer pressurized after electron-ion thermalization, which leads to melting, cavitation and formation of spallation liquid layer. The calculated asymptotic surface velocity of this layer as a function of fluence is in reasonably good agreement with experimental data.

論文

Isotope-selective ionization utilizing molecular alignment and non-resonant multiphoton ionization

赤木 浩; 笠嶋 辰也; 熊田 高之; 板倉 隆二; 横山 淳; 長谷川 宗良*; 大島 康裕*

Applied Physics B, 109(1), p.75 - 80, 2012/10

 被引用回数:14 パーセンタイル:35.63(Optics)

レーザー分子配列及び非共鳴多光子イオン化の異方性を利用したレーザー同位体分離をN$$_{2}$$分子の同位体混合ガスに対して行った。真空チャンバー内で直線偏光・短パルスレーザー($$lambda$$$$sim$$795nm, $$Delta$$$$tau$$$$sim$$60fs)を$$^{14}$$N$$_{2}$$$$^{15}$$N$$_{2}$$の混合ガスに対して照射し、回転コヒーレンス状態を生成する。その後、一方の同位体分子の軸が揃う時刻に、再度、直線偏光・短パルスレーザー光($$lambda$$$$sim$$795nm, $$Delta$$$$tau$$$$sim$$60fs)を照射することで、同位体選択的にイオン化した。各同位体のイオン生成量を2つのパルス間の遅延時間を走査しながら測定した結果、その比が0.85$$sim$$1.22と変化した。

論文

Hundred mJ, sub-picoseconds, high temporal contrast OPCPA/Yb:YAG ceramic thin disk hybrid laser system

鈴木 将之*; 桐山 博光; 大東 出; 越智 義浩; 岡田 大; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; et al.

Applied Physics B, 105(2), p.181 - 184, 2011/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:72.58(Optics)

超高強度レーザーを物質に集光した際に生成するレーザー励起高エネルギー粒子線や高出力THz波生成の励起源開発のためのOPCPA/Yb:YAGハイブリッド型レーザーシステムの開発を行った。本レーザーの特徴は高時間コントラスト化が見込めるOPCPA前段増幅器と高繰り返し動作可能なLD励起Yb:YAG薄膜ディスクを主増幅器に採用しており、これまでに存在しない新しいレーザーシステムである。発振器からのレーザーはパルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長された後に波長532nmのレーザーを励起光としたBBOで構成されるOPCPAを用いて、エネルギー3.8mJまで増幅される。さらにこのレーザーパルスは、波長940nmのLDを励起源としたYb:YAG薄膜ディスク増幅器にて出力130mJまでの増幅に成功した。この増幅されたレーザーパルスはパルス圧縮器でパルス幅450fs程度まで圧縮され、クロスコリレーターを用いて時間的コントラスト計測を行った結果、増幅光の150ps直前において約9桁の時間コントラストを達成した。これはYb:YAGを用いたレーザーでは世界最高の値である。

論文

Oxygen isotope separation utilizing two-frequency infrared multiphoton dissociation of 2,3-dihydropyran

橋本 雅史; 大場 弘則; 横山 淳

Applied Physics B, 104(4), p.969 - 974, 2011/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Optics)

2,5-ジヒドロピラン(DHP)の赤外多光子解離(IRMPD)を利用した$$^{18}$$O同位体分離法に対し励起光及び分解光の2波長照射を導入することで、同位体分離効率の向上を試みた。励起光1052.2cm$$^{-1}$$, 0.45J/cm$$^{2}$$と分解光1031.5cm$$^{-1}$$, 1.06J/cm$$^{2}$$の照射において、$$^{18}$$Oを含むDHPの分解確率(D($$^{18}$$O))1.6$$times$$10$$^{-3}$$/Pulseと同位体分離係数(S)316を得た。これは単波長照射(1033.5cm$$^{-1}$$, 2.2J/cm$$^{2}$$, D($$^{18}$$O)=2.2$$times$$10$$^{-3}$$/Pusle, S=391)と比較して、より低いフルエンスで同程度の分解確率と分離係数を得たことに相当する。この結果、$$^{18}$$Oの分離速度を単波長の4倍以上に高めることができ、酸素同位体の大量分離手法としての可能性が示された。

論文

Non-adiabatic transition in C$$_{2}$$H$$_{5}$$OH$$^{+}$$ on a light-dressed potential energy surface by ultrashort pump-and-probe laser pulses

矢澤 洋紀*; 塩山 正真*; 橋本 博*; 神成 文彦*; 板倉 隆二; 山内 薫*

Applied Physics B, 98(2-3), p.275 - 282, 2010/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:72.79(Optics)

ポンプ-プローブ励起スキームを用いてエタノールイオンの光ドレストポテンシャル曲面(LDPES)上における振動波束ダイナミクスについて調べた。パルス幅や波長といったパラメターに依存して波束ダイナミクスが変化するかに着目した。波長800nmの場合、C-O解離に繋がる励起状態への非断熱遷移は、プローブ光が180fsの遅延時間の時に促進される。一方、C-C結合切断については抑制される。したがって、このタイミングでのLDPES変形は、もともとC-C切断の方向に進んでいた波束の進行方向をC-O方向へと変えたと考えられる。プローブ光の波長を400nmにすると進行方向を変えることに繋がる非断熱遷移はより効率的になるが、遅延時間については、180fsが最もよい条件であった。

論文

Multi-millijoule, nonlinear preamplifier for high intensity femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification lasers at 1030 nm

鈴木 将之; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 中井 善基; 織茂 聡; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; et al.

Applied Physics B, 97(2), p.379 - 382, 2009/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.07(Optics)

レーザー駆動粒子線照射装置用の高強度,高繰り返しレーザーシステム開発における前置増幅器の開発を行った。Yb系レーザー媒質は、波長940nmの半導体レーザー(LD)で励起が可能であり、かつ広い蛍光バンド幅を持つため、高強度,高繰り返しレーザー実現に最も近い媒質の一つである。一般に前置増幅器として再生増幅器が用いられるが、利得の狭帯域化,パルスコントラストが悪い等の問題点がある。これらを解決するために、光パラメトリック増幅(OPCPA)を用いた前置増幅器の開発を行った。波長1030nm,パルス幅200fs,出力0.47nJの発振器より発生したフェムト秒レーザーは、パルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長される。OPCPAの励起源には、Nd:YAGレーザーの第二高調波を用いてパルス伸張されたレーザーパルスの増幅を行った。その結果、入力エネルギー325mJのとき、出力エネルギー6.5mJをスペクトル幅10.8nmで得た。このレーザーパルスを再圧縮した結果、パルス幅は230fsを得た。本研究で開発したOPCPAは、LD励起Yb:YAG CPAシステムに有用であることを示した。

論文

Rotational-coherence molecular laser isotope separation

赤木 浩; 大場 弘則; 横山 啓一; 横山 淳; 江頭 和宏*; 藤村 陽*

Applied Physics B, 95(1), p.17 - 21, 2009/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:55.75(Optics)

回転コヒーレンスを利用したレーザー同位体分離を提案する。光励起された分子を回転周期差を利用して同位体選択する。この方法の有用性を示すために、$$^{79}$$Br$$_{2}$$/$$^{81}$$Br$$_{2}$$同位体混合ガスの2パルス光分解を理論的に研究した。$$^{79}$$Br$$_{2}$$$$^{81}$$Br$$_{2}$$分子の光分解確率を2つのレーザーパルスの遅延時間の関数として計算した。$$^{79}$$Br同位体の$$^{81}$$Br同位体に対する濃縮係数が、0.2ナノ秒の遅延時間変化で0.34から1.8にまで変化することがわかった。さらに、同位体質量依存性から、この方法の重元素同位体に対する有用性を明らかにした。

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

Development of a two-color interferometer for observing wide range electron density profiles with a femtosecond time resolution

匂坂 明人; Pirozhkov, A. S.; 大道 博行; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 余語 覚文; 大石 祐嗣*; 名雪 琢弥*; 藤井 隆*; et al.

Applied Physics B, 84(3), p.415 - 419, 2006/09

 被引用回数:20 パーセンタイル:32.26(Optics)

高強度レーザーと薄膜との相互作用により生成される高エネルギーのX線,イオン,電子は、テーブルトップの放射線源として注目されさまざまな応用が提案されている。ここでレーザーと薄膜との相互作用の物理過程を調べるうえで、レーザーのプリパルスによって生成されるプリフォームドプラズマを評価しておく必要がある。本研究では、高強度レーザーを金属ターゲットに照射した際のプリフォームドプラズマを測定するため、2波長干渉計の開発を行った。実験は、電力中央研究所設置のチタンサファイアレーザー(中心波長800nm,パルス幅65fs)を集光用のポンプ光と計測用のプローブ光に分け、ポンプ光を銅テープターゲットに照射し、発生するプリフォームドプラズマをプローブ光の干渉計測によって測定した。ポンプ光の集光強度は$$sim$$2$$times$$10$$^{18}$$W/cm$$^{2}$$であり、プローブ光は、基本波(800nm)と2倍高調波(400nm)の2波長を用いて計測を行った。二つの波長によって得られた電子密度分布を組合せることにより、これまでの単一波長による計測よりも広い密度領域の計測に成功した。この計測法は、メインパルスと薄膜との相互作用の解明に有用な方法である。

論文

Enhancement of high energy proton yield with a polystyrene-coated metal target driven by a high-intensity femtosecond laser

余語 覚文; 西内 満美子; 福見 敦*; Li, Z.*; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 織茂 聡; 加道 雅孝; 林 由紀雄; 森 道昭; et al.

Applied Physics B, 83(4), p.487 - 489, 2006/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.4(Optics)

厚さ3ミクロンのタンタル薄膜上に厚さ133ナノメートルのポリスチレンを被覆したターゲットに対して、パルス幅70フェムト秒,集光強度$$2.7times10^{18}$$W/cm$$^{2}$$のレーザーを照射し、最大エネルギーで950keVのプロトンを得た結果を報告する。薄膜裏面からのプロトンと高速電子のエネルギー分布が同時に測定された。得られたプロトンの収量はタンタルのみの薄膜の10倍であった。タンタルのみの薄膜上の表面不純物層を10ナノメートルと仮定すれば、収量における10倍の上昇は、ポリスチレン層による水素原子の増加とほぼ比例する結果である。これはポリスチレン層がプロトン収量の増加に寄与した事実を示している。

論文

Velocity and metastable state population distributions of neodymium atoms produced by laser ablation

Wang, H.*; 大場 弘則; 佐伯 盛久; 宮部 昌文; 柴田 猛順; 宮武 宇也*; 飯村 秀紀

Applied Physics B, 81(8), p.1127 - 1133, 2005/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:66.89(Optics)

レーザーアブレーションによって金属ネオジムのターゲットより生成したプルームの特性を、レーザー誘起蛍光法で調べた。これにより、真空中及びガス中でアブレーションした場合の、中性原子・イオンのエネルギー分布が得られた。また、準安定準位間のポピュレーション分布が得られた。ポピュレーション分布は、ボルツマン型とは異なり、高い準安定準位にも大きな分布があることがわかった。これらの結果は、高融点元素のレーザー分光や共鳴イオン化イオン源の開発に有用なデータである。

論文

Silicon isotope separation utilizing infrared multiphoton dissociation of Si$$_{2}$$F$$_{6}$$ irradiated with two-frequency CO$$_{2}$$ laser lights

横山 淳; 大場 弘則; 橋本 雅史; 勝又 啓一; 赤木 浩; 石井 武*; 大家 暁雄*; 荒井 重義*

Applied Physics B, 79(7), p.883 - 889, 2004/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:55.68(Optics)

シリコン同位体分離を2振動数CO$$_{2}$$レーザー光照射によるSi$$_{2}$$F$$_{6}$$の赤外多光子解離を利用して行った。2振動数光照射により高い分離係数を維持したまま分離効率を向上させることができた。例えば、966.23cm$$^{-1}$$(0.089J/cm$$^{2}$$)と954.55cm$$^{-1}$$(0.92J/cm$$^{2}$$)の光を100パルス同時に照射し、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$を40%分解させることで$$^{28}$$Si同位体純度99.4%のSi$$_{2}$$F$$_{6}$$が得られた。一方、954.55cm$$^{-1}$$の光(0.92J/cm$$^{2}$$)のみでは同位体純度99.0%のSi$$_{2}$$F$$_{6}$$を得るのに1000パルスの照射が必要であった。$$^{29}$$Siと$$^{30}$$Siの1パルス照射あたりの分離係数は、Si$$_{2}$$F$$_{6}$$圧の増加に伴って増大した。この圧力効果の原因について周囲の気体との衝突による回転及び振動緩和の観点から議論した。

論文

Development of a full spatial coherent X-ray laser at 13.9 nm and its applications

永島 圭介; 田中 桃子; 錦野 将元; 岸本 牧; 加道 雅孝; 河内 哲哉; 長谷川 登; 越智 義浩; 助川 鋼太*; Tai, R.; et al.

Applied Physics B, 78(7), p.927 - 932, 2004/05

波長13.9ナノメートルでの空間フルコヒーレントX線レーザーの開発に成功した。この実験は、2つのレーザー媒質を用いて、第1の媒質から得られるシード光を第2の媒質で増幅するもので、ビーム発散角が0.2ミリラジアンという極めて指向性の高いX線ビームが生成された。この発散角は、回折限界の2倍以内である。シード光は第2媒質中で屈折の影響無しに増幅されており、増幅係数はセンチメートル当たり約8であった。また、可視度の測定から、空間コヒーレンス長がビーム径より大きいことがわかった。こうした空間コヒーレンスの高いX線レーザーの応用研究として、強誘電体であるチタン酸バリウムの表面分域構造の観測を行い、キュリー温度近傍での分域構造の変化を明らかにした。

論文

Characterization of preformed plasmas with an interferometer for ultra-short high-intensity laser-plasma interactions

匂坂 明人; 大道 博行; 小倉 浩一; 織茂 聡; 林 由紀雄; 西内 満美子; 森 道昭; 松門 宏治*; 福見 敦*; Li, Z.*; et al.

Applied Physics B, 78(7-8), p.919 - 922, 2004/05

 被引用回数:24 パーセンタイル:28.39(Optics)

現在、光量子利用研究グループにおいて、高強度レーザーと物質との相互作用によって生成される高エネルギー粒子(イオン,電子)やX線についての研究を行っている。また発生した高エネルギー粒子やX線については、さまざまな応用が提案されている。高強度レーザーと物質との相互作用過程においては、レーザーのプリパルスによって生成されるプリプラズマの存在を無視することができない。そこで本実験では、高エネルギー粒子やX線の計測と同時にプリプラズマの計測を行った。実験は、チタンサファイアレーザー(中心波長800nm,パルス幅50fs)を金属ターゲットに照射し、発生するイオン,電子,X線の計測と同時にプリプラズマを干渉計測によって調べた。干渉稿は、バイプリズムを用いてレーザービームの波面を傾けることによって生成している。その結果、レーザーの集光領域よりも広い領域にわたってプリプラズマが生成していることがわかった。このことより、高強度レーザーはプラズマと相互作用していることになる。さらに高エネルギー粒子等の最大エネルギーや効率を、プリプラズマとの相互作用としてシミュレーションを行い、比較することが可能となる。今後、より詳細にプリプラズマの状態を調べていく予定である。

論文

Contrast and phase characterization of a high-peak power 20-fs laser pulse

青山 誠*; 匂坂 明人; 松岡 伸一*; 赤羽 温; 中野 文彦*; 山川 考一

Applied Physics B, 70(Suppl.), p.S149 - S153, 2000/06

最近の極短パルス高出力レーザーの進歩により、ピーク強度が10$$^{20}$$W/cm$$^{2}$$以上を実現できるようになった。このような高ピーク強度レーザーは、新しい応用研究の可能性を広げていく。しかしながら、応用研究に利用していく場合、レーザーパルスの特性を評価することが不可欠となる。今回、原研関西研で開発されたTi:sapphireレーザー(波長800nm,パルス幅20fs)の時間的な位相とコントラストを評価するため、SHG-FROGと三次のクロスコリレーションの測定を行った。その結果、高次の分散(4次以上)を含んでいることがわかった。また高ダイナミックレンジのコントラスト測定により、ASEとの比が6ケタ以上あることが判明した。以上のことから、フーリエ限界パルスに近づけるためには、高次分散の補正が必要であり、詳しい解析をしていく予定である。

論文

Observation of X-ray spectra from nitrogen clusters irradiated with high-intensity ultrashort laser pulses

匂坂 明人; 本田 博史*; 近藤 公伯*; 鈴木 肇*; 永島 圭介; 長島 章; 河内 哲哉; 加藤 義章; 宅間 宏

Applied Physics B, 70(4), p.549 - 554, 2000/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:60.04(Optics)

超短パルスレーザーを用いたX線領域の光源開発において、クラスターをターゲットに用いた研究が行われている。今回、レーザー電場中でのクラスター効果に注目し、研究を行った。チタンサファイアレーザー($$sim$$1TW)を、窒素クラスターに照射し、発生したX線を結晶分光器で測定した。その結果、クラスター効果による完全電離イオン(N$$^{7+}$$)の生成が観測された。

論文

Selective T/H separation by NH$$_{3}$$ laser multiple-photon dissociation of CTCl$$_{3}$$

横山 淳; 鈴木 和弥; 藤沢 銀治; 石川 二郎; 岩崎 又衛*

Applied Physics B, 38(2), p.99 - 105, 1985/00

 被引用回数:17 パーセンタイル:33.12(Physics, Applied)

T化クロロホルム(CTCl$$_{3}$$)の赤外多光子解離およびCTCl$$_{3}$$/CHCl$$_{3}$$混合系でのCTCl$$_{3}$$の選択的解離を、アンモニアレーザーを用いて研究した。クロロホルム圧0.2~7torrの範囲で、CTCl$$_{3}$$の分解速度は、クロロホルム圧の増加に従って単調に減少した。またCTCl$$_{3}$$/CHCl$$_{3}$$混合系にXeを添加すると、クロロホルム圧が2torr以下では、CTCl$$_{3}$$の分解速度が増加した。さらに、実験誤差範囲内でCHCl$$_{3}$$の解離は認められず、クロロホルム圧2torrで分離係数は570以上であった。

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