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O
laser system JLITE-X for laser-excited ion accelerator research森 道昭; Pirozhkov, A.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 林 由紀雄; 織茂 聡; 福見 敦*; Li, Z.*; 加道 雅孝; et al.
Laser Physics, 16(7), p.1092 - 1096, 2006/07
被引用回数：36 パーセンタイル：80.17(Optics)レーザープラズマ相互作用などのパラメーターサーチ的な研究において、レーザーの安定的な供給は実験結果の信頼性を確保する意味で重要な課題である。本研究では、実験データの信頼性向上を目的に、最終的には従来の10TWレーザー装置に付加的にレーザーポインティングスタビライザーを設置する形で開発を進めている。これまでに装置本体の開発を終え、別のテラワットレーザーを用いて、100uradのポインティング安定性を10uradまで向上させることを実証している。これは、f/1の集光光学系で実験を行った場合に集光強度のゆらぎが40%
3%以下に抑制されていることを意味する。
桐山 博光; 山川 考一; 影山 進人*; 宮島 博文*; 菅 博文*; 吉田 英次*; 中塚 正大*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(10), p.7464 - 7471, 2005/10
被引用回数：2 パーセンタイル：9.29(Physics, Applied)高平均出力・高繰り返しチタンサファイアレーザーの小型化,高効率化を目的として半導体レーザー(LD)励起Nd:YAGレーザーMOPA(Master-Oscillator-Power-Amplifier)システムの開発を行った。本システムは、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成するため、レーザービームが励起領域を6回通過できる多重パス増幅方式を採用している。高ビーム品質の増幅を行うためにジグザグスラブ型増幅器で、さらにファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡を用いて、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を保証できる構成としている。また、高い変換効率で第二高調波光を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。本システムの動作試験を1kHzの高繰り返しで行った。平均のLD入力パワー2.6kWにおいて362Wの高平均出力(1064-nm)を達成した。1500の増幅度並びに14%の光-光変換効率を得た。また、波長変換試験において222Wの入力パワーに対して132Wの高平均第二高調波出力光(532-nm)が60%の高い変換効率で得られた。
杉山 僚; 福山 裕康*; 片岡 洋平*; 西村 昭彦; 岡田 幸勝*
Advanced Optical Manufacturing and Testing Technology 2000 (Proceedings of SPIE Vol.4231), p.261 - 268, 2000/11
直接接合法によって接合したチタンサファイア結晶について、その接合部の様子をマクロからミクロの領域で評価した。ザイゴ干渉計による接合部の透過波面歪み測定を行ったところ、10
5mmの範囲で0.031
(633nm)と極めて小さい結果を得た。レーザートモグラフィー装置による接合部の欠陥状態の観測では、微少欠陥が存在するもののその数は、結晶育成中に生じたチタンサファイア結晶固有の欠陥よりも少なく、光学ロスは少ないことが予見された。また、TEMを用いた観察では、接合部においても原子配列は揃っていることを確認した。さらにEDX分析から、接合面において約4倍のTiの濃度増加を見つけた。この理由としては、熱処理による原子の拡散と、ゴルスキー効果によるTiの析出について推察した。以上の結果から、直接接合したレーザー結晶は、レーザー素子として十分利用できることを明らかにした。
杉山 僚; 福山 裕康*; 桂山 政道*; 安斎 裕*
電気学会光・量子デバイス研究会OQD-00-50, p.23 - 28, 2000/10
ペタワット級CPAレーザーには、従来になく大型かつ光学的品質の優れたNd:YAG及びチタンサファイア結晶が不可欠である。われわれは、これらの結晶を作成するために、2つの全く異なる方法について研究を行っている。第一の方法である2重るつぼ法により、全長185mmのNd:YAG結晶の育成に成功した。育成方向に現れるNdのドープ濃度変化量は、4%と、従来比の1/4の均一な結晶を得ることができた。また、第二の直接接合法により、石英ガラスや各種レーザー結晶の接合を行った。接合したチタンサファイア結晶について3種類の測定方法により評価した結果、接合部は光学的に良好であり、レーザー素子として使用できることを明らかにした。
大図 章; 西村 昭彦; 宇佐美 力*; 的場 徹
JAERI-Research 2000-013, p.39 - 0, 2000/03
JAERI-Research-2000-013.pdf:1.8MB
次世代の高強度短パルスレーザーとして期待されるYb系固体レーザーの重要な要素技術の一つである励起用光源、フラッシュランプ励起Ti:Sapphire高出力フリーランニングレーザー発振器を開発した。本レーザーには、波長920nm近傍のレーザー光を従来にない長いパルス幅で効率良く高出力かつ高品質で発生させることが要求される。本レーザーの要素技術であるパルス放電、フラッシュランプからの紫外光遮光を最適化し、レーザー発振特性試験を行った。その結果、外径8mm
、長さ180mmの結晶から波長約800nm及びレーザー繰り返し数0.5Hzで、最高出力6.8J、電源効率0.7%を得ることができた。波長920nmでは、Ybレーザー強励起試験に十分な2J程度を得ることができた。励起用光源の開発の基礎となる設計データ、レーザーのパラメータ依存性及び発振特性について報告する。
小瀧 秀行; 神門 正城; 出羽 英紀; 近藤 修司; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 木下 健一*; 吉井 康司*; 上坂 充*; 中島 一久
Lasers Plasma Generation and Diagnostics (Proceedings of SPIE Vol.3935), p.149 - 155, 2000/01
極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。レーザーアンジュレーターは、コンパクトなシンクロトロン放射光源であり、レーザーとプラズマ、レーザーと電子ビームとの相互作用によって、高輝度のX線源となり得る。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、1nC,500fsの電子ビームの発生に成功した。そのサブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させ、約500fsのX線発生に成功した。また、X線顕微鏡応用のためのX線源にするためのレーザープラズマX線実験の計画及びレーザーと電子ビームとの相互作用によるレーザーシンクロトロンについての発表を行う。
小瀧 秀行; 中島 一久*; 神門 正城*; 出羽 英紀*; 近藤 修司; 酒井 文雄*; 渡部 貴宏*; 上田 徹*; 中西 弘*; 吉井 康司*; et al.
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.565 - 567, 1999/00
極短パルスX線は、物理、化学、医学等さまざまな分野での応用が考えられており、世界中で研究が行われている。250mJのTi:SapphireレーザーとPhotocathode RF-Gunからの20MeVの電子ビームを使い、後方トムソン散乱による極短パルスX線発生の実験を行った。Photocathode RF-Gunからの電子ビームを、バンチ圧縮シケインを使ってバンチ圧縮し、それにより、lnC,500fsの電子ビームの発生に成功した。サブピコ秒の電子ビームとTi:Sapphireレーザーとを用いて、後方トムソン散乱によりサブピコ秒のX線を発生させた。レーザーと電子ビームの衝突のタイミングや、衝突点でのレーザーのポジションを変化させ電子ビームをレーザーでスキャンし、X線シグナルの測定を行い、後方トムソン散乱によるX線であることを確認した。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*; 前川 藤夫; 池田 裕二郎
Fusion Engineering and Design, 41, p.207 - 212, 1998/00
被引用回数：2 パーセンタイル：24.49(Nuclear Science & Technology)D-T中性子による核融合炉のプラズマ診断装置の窓材料の発光は計測の雑音源となるため、発光の定量的な評価が重要である。そこで、ポリクロメータ、光ファイバー等からなる発光測定装置を製作し、D-T中性子照射中の高純度シリカガラス、人工石英、人工サファイア等の発光量を測定した。シリカガラスの発光スペクトルは450nmに大きなピークを持ち、これは酸素空孔での自己トラップ励起からの脱励起過程によるものと考えられる。発光量はD-T中性子束と比例関係にあり、D-T中性子による高純度シリカガラスの可視領域の発光量は、1MeVのエネルギー付与あたり光子5
3個であった。コバルト-60
線源による照射では1MeVのエネルギー付与あたり光子13550個であったため、中性子による発光効率は線のものよりもかなり低いことがわかった。これらの結果は、今後の核融合炉プラズマ診断装置の設計に役立つものである。
阿部 弘亨; 楢本 洋; 山本 春也
Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 504, p.393 - 398, 1998/00
バナジウム酸化物には、電気的光学的に興味深い物性を示すものがあり、デバイス等への応用が期待されている。以前より高温における焼鈍による微粒子形成が報告されているが、本研究では高温イオン注入法を用いて、バナジウム酸化物相(微格子)形成を試みた。加速器結合型電顕内でのイオン注入により、照射損傷の蓄積、ボイドの形成が確認された。注入量10
ions/m
以上で酸化物微粒子形成が観察された。微粒子と母相との結晶学的関係、スウェリング量(格子定数の増減)が明らかにされた。観察された酸化物のうち一部は低温相で、実験で用いられた温度範囲内では、熱平衡状態下で存在しない物質であった。
V ion implantation followed by thermal annealing楢本 洋; 青木 康; 山本 春也; 鳴海 一雅
Mater. Sci. Eng., A, 253(1-2), p.114 - 120, 1998/00
結晶性の酸化アルミニウムであるサファイアに遷移金属をイオン注入した時に生ずる照射欠陥の生成と注入元素との相関について、深さ依存性の測定結果に基づいて討論する。更にこれらの微細構造変化に対応する物理的/化学的性質の例についても報告する。
佐藤 文信*; 大山 幸夫; 飯田 敏行*
JAERI-Research 97-042, 87 Pages, 1997/06
JAERI-Research-97-042.pdf:2.38MB
熱核融合炉のプラズマ診断計測システムで問題となる窓の放射線照射による発光雑音を評価するために、14MeV中性子発生装置を利用して、中性子照射中の窓材料からの発光を光ファイバとフォトンカウンティング装置によって測定する実験システムを製作し、サファイア、高純度石英ガラス、石英単結晶からの発光スペクトルと強度を測定した。全ての試料において、発光強度は10
~10
n/cm/s領域の中性子強度にほぼ比例していた。14MeV中性子照射実験でのサファイアの発光効率は、Fセンター発光が2200700photons/MeVであり、F
センターによる発光は、Fセンターに比べて2桁近く小さい強度であった。高純度石英ガラスでは、450nm付近に酸素空孔での励起子による発光が観測され、可視域での14MeV中性子誘起による発光効率は53photons/MeVで、線による発光効率13550photons/MeVに比べて3~4%の値であった。また、石英単結晶では、さらに650nm付近の発光が観測され、その発光効率は、144photons/MeVであった。
Biswal, S.*; F.Druon*; Nees, J.*; G.Mourou*; 西村 昭彦
Conf. on Lasers and Electro-Optics, 11, p.319 - 320, 1997/05
超高強度光物理の推進のためには、現在主流であるチタンサファイアを増幅媒質に用いる極短パルスレーザーの問題点である(1)大型結晶作成の困難、(2)高出力QスウィッチSHGレーザーの高コスト代の2点を解決するような概念に基づく超高出力極短パルスレーザーの開発が必要となる。イッテルビウムガラスはチタンサファイアの30倍の飽和フルエンスと1000倍の上準位寿命を有するため、単位体積当たり大きなエネルギーを長時間保持することができ、高エネルギー化が可能なフリーランニングレーザーを励起光源に用いることができる。本発表では、フリーランニングチタンサファイアレーザーを用いてイッテルビウムガラス再生増幅器を試作し、出力エネルギー15mJレベルのCPAに初めて成功したことを報告する。
西森 信行; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏
Free Electron Laser and Its Application in ASIA, p.201 - 206, 1997/00
自由電子レーザーで光の増幅のためには、アンジュレーター中で放射光と電子ビームが互いにオーバーラップが必要である。そのために光共振器間の距離を精度よく押さえることが必要である。我々はTi:sapphireレーザーを光共振器中に外部から打ち込み、その光を又共振器の外に取り出し、ストリークカメラと光ダイオードの異なる2つの検出器から成るシステムを使って検出した。まず、ストリークカメラで測定し100
m以内の精度で共鳴距離を決定し、次に光ダイオードで0.5m以下の精度で共鳴距離を決定した。今回開発したシステムにより、非常に素早く、又高精度に光共振器の共鳴距離を決定できることを実証した。
春日井 敦; 高橋 幸司; 坂本 慶司; 山本 巧; 恒岡 まさき; 假家 強*; 今井 剛
Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 36(5A), p.2883 - 2887, 1997/00
被引用回数：4 パーセンタイル：28(Physics, Applied)大電力・長パルスジャイロトロンの高周波出力窓としてのサファイアディスクの性能が原研の大電力ジャイロトロンの高周波試験装置を用いて研究された。その誘電損失係数は、ディスク温度300Kから600Kの範囲で、周波数110GHzにおいて1.810
(T/300)
、170GHzにおいて2.610(T/300)が得られた。温度上昇に伴うサファイアディスクの誘電率の変化のため、出力窓での高周波の反射が増加することを実験結果は示し、サファイア窓の透過電力はサファイア窓の熱暴走よりも高周波の反射により制限されていることを示した。さらに、高周波の電力分布を平らにし、かつ直径18cm以上のサファイアダブルディスクを用いた、2ボートのジャイロトロンにすれば、170GHz-1MW-連続ジャイロトロンは製作可能であることを示した。
Biswal, S.*; F.Druon*; 西村 昭彦; Nees, J.*; G.Mourou*
Technical Digests on CLEO/Pacific Rim'97, P. 15, 1997/00
超高強度光物理学の新たな展開のためペタワット級のCPAレーザーの小型化・高効率化が必要である。イッテルビウムガラスは、チタンサファイヤの30倍以上の飽和フルエンスとネオジウムガラスの3倍の増幅帯域と2m秒の長い上準位寿命を有する優れた増幅媒質である。このイッテルビウムガラスを増幅媒質とすることで、半導体レーザー直接励起が可能な小型・高効率のシステムが実現する。現在のところ励起光源には半導体レーザーに代わりフラッシュライプ励起のフリーランニングレーザーが必要である。本発表では小型のフリーランニングチタンサファイヤレーザーを用いてイッテルビウムガラス再生増幅器を試作し出力エネルギー15mJレベルのCPAに成功したことを報告する。
阿部 弘亨; 楢本 洋; 北條 喜一; 古野 茂実
JAERI-Research 96-047, 18 Pages, 1996/09
JAERI-Research-96-047.pdf:0.96MB
原研高崎研イオン照射研究施設に設置された加速器結合型電子顕微鏡、及び材料科学への応用についての概説。本装置は400kVイオン注入装置と40kVイオン照射装置、ならびに400kV電子顕微鏡から成る。現在までに進行している研究テーマのうち、黒鉛の照射誘起非晶質化、金属/シリコン界面のイオンビームミキシング、マグネシアの照射損傷、スピネルの電子/イオン同時照射効果について概説した。
青木 康; N.T.My*; 山本 春也; 楢本 洋
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 114, p.276 - 280, 1996/00
被引用回数：40 パーセンタイル：93.93(Instruments & Instrumentation)200keVのHeおよびArイオンを照射することにより誘起されるサファイヤとルビーからの発光のスペクトルを室温で波長250nmから450nmの範囲で照射線量の関数として測定した。発光スペクトルの解析から、格子欠陥FセンターとFセンターからの発光と315nmにスペクトルピークを持つ発光の3つの主成分が観測されていることがわかった。サファイヤ中Fセンター、Fセンターは210
ions/cmまでのHe照射で発光量の増加・減少を示し、発光量の最大値はそれぞれ、110
ions/cm、110
ions/cmで観測され、Fセンターは110ions/cm以上の照射で発光の濃度消光を引起こしていると考えられる。一方、315nmの発光バンドの発光量の線量に伴なう変化は、ルビー中でCr
発光の変化と類似した。
楢本 洋
Ionics, 9(4), p.31 - 38, 1983/00
耐熱性絶縁体として有用なサファイア(d-Al
O)結晶に着目して、イオン注入後の焼鈍に伴う構造変化及びそれに対応した物性変化測定に関する研究を解説する。構造解析については主としてイオンビーム解析の結果を取上げ、物理的・化学的性質への影響に重点を置く。
