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青山 誠; 山川 考一; 赤羽 温; Ma, J.; 井上 典洋*; 上田 英樹; 桐山 博光
Optics Letters, 28(17), p.1594 - 1596, 2003/09
被引用回数：264 パーセンタイル：99.26(Optics)チャープパルス増幅法(CPA法)の進展により、近年、極短パルス・超高ピーク出力レーザーの性能は飛躍的に向上しており、10
W/cm
を超えるレーザー集光強度が達成されている。実験室サイズのレーザーシステムで、より高いピーク強度を達成するために、われわれはペタワット(PW)チタンサファイアレーザーシステムの開発を行っている。この達成のためには大口径チタンサファイア増幅器における寄生発振の抑制と理論限界での高効率増幅、そして30fsまでパルス幅を再圧縮する技術の開発が不可欠となる。本PWチタンサファイアレーザーシステムは、これまでに開発された100TWチタンサファイアレーザーシステムから得られるレーザー光を直径8cmのチタンサファイアブースター増幅器によりPWレベルまで増幅するよう構成されている。このような大口径増幅器で高効率増幅を達成するには、寄生発振の制御が不可欠となり、このためチタンサファイアと同等の高屈折率(n=1.7)を有する熱可塑性プラッスチックを結晶の周囲にクラッディングとして用いる技術を開発した。その結果増幅実験では、励起エネルギー65Jに対して37.4Jを達成した。ここで得られた増幅効率はグリーン光で励起されるチタンサファイア増幅器の理論限界に及ぶ。また、パルス圧縮後に30fsのパルス幅を得るため、溝本数が異なる回折格子をそれぞれパルス伸張器と圧縮器に用いて、レーザーシステムの高次分散補償を行った。実験で得られたレーザー光のパルス幅は32.9fsであり、これによりピーク出力0.85PWを達成した。このピーク出力,エネルギーはチタンサファイア結晶を用いたレーザーシステムでは世界最高性能である。本システムの詳細な報告を論文に発表する。
山川 考一; 松岡 伸一*; 青山 誠*; 加瀬 貞二*; 赤羽 温; 宅間 宏*; C.P.J.Barty*
Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.645 - 648, 1999/00
われわれは、高ピーク出力・極短パルスチタンサファイアレーザーの開発を進めてきた。システムはパルス幅10fsの光パルスを発生する全固体自己モード同期チタンサファイア発振器、本発振器からの光パルスのパルス幅を拡張するパルス拡張器、3台のチタンサファイア増幅器及びパルス圧縮器より構成されている。発振器からの光パルスは、シリンドリカルミラーを用いたパルス拡張器によって約170,000倍の1.7 にまで拡張される。パルス幅の拡張されたチャープパルスは再生増幅器により~10mJに増幅され、その後、再生増幅器からの出力光は4パス前置増幅器に注入される。本増幅器ではNd:YAGレーザーの励起入力700mJに対し、出力エネルギー340mJが得られる。その後、前置増幅器からの出力光は4パス主増幅器において増幅され、励起エネルギー6.4Jに対し、3.3Jの出力エネルギーが得られている。そしてこの増幅光は真空中に配置された回折格子対によりなるパルス圧縮器でパルス圧縮され、その結果、パルス幅18.7fs、出力エネルギー1.9J、ピーク出力102TWのレーザー光を10Hzの繰り返し数で発生することに成功した。
山川 考一; 青山 誠*; 松岡 伸一*; 加瀬 貞二*; 赤羽 温; 宅間 宏*
Optics Letters, 23(18), p.1468 - 1470, 1998/09
被引用回数：200 パーセンタイル：98.73(Optics)我々は、高ピーク出力・極短パルスチタンサファイアレーザーの開発を進めてきた。システムはパルス幅10fsの光パルスを発生する全固体化自己モード同期チタンサファイア発振器、本発振器からの光パルスのパルス幅を拡張するパルス拡張器、3台のチタンサファイア増幅器及びパルス圧縮器より構成されている。発振器からの光パルスは、シリンドリカルミラーを用いたパルス拡張器によって約170,000倍の1.7nsにまで拡張される。パルス幅の拡張されたチャープパルスは再生増幅器により~10mJに増幅され、その後、再生増幅器からの出力光は4パス前置増幅器に注入される。本増幅器ではNd:YAGレーザーの励起入力700mJに対し、出力エネルギー340mJが得られる。その後、前置増幅器からの出力光は4パス主増幅器において増幅され、励起エネルギー6.4Jに対し、3.3Jの出力エネルギーが得られている。そしてこの増幅光は真空中に配置された回折格子対よりなるパルス圧縮器でパルス圧縮され、その結果、パルス幅18.7fs、出力エネルギー1.9J、ピーク出力102TWのレーザー光を10Hzの繰り返し数で発生させることに成功した。
山川 考一; 青山 誠*; 松岡 伸一*; 宅間 宏*; C.P.J.Barty*; D.Fittinghoff*
Optics Letters, 23(7), p.525 - 527, 1998/04
被引用回数：70 パーセンタイル：92.68(Optics)本論文は、小型のチタンサファイアレーザー装置を用いた高ピーク出力・極短パルス光発生について報告するものであり、2段のチタンサファイア増幅装置からピーク出力10TW,パルス幅16fsの光パルスが10Hzの繰り返しで得られる。得られたパルス幅はテラワット級レーザーでは世界最短パルス幅であり、増幅中の利得狭帯化によるパルス幅の拡がりを抑制するためにエタロン板を再生増幅器に挿入した。また、後段の多重パス増幅器の出力エネルギーとして320mJが得られた。これはグリーン光で励起されるチタンサファイア増幅器の全量子効率の90%以上に相当し、レーザー励起によるチタンサファイアが高ピーク出力光を発生するための非常に効率の良い方法であることが実証された。
中島 一久; 中西 弘*; 小方 厚*; 原野 英樹*; 上田 徹*; 上坂 充*; 渡部 貴宏*; 吉井 康司*; 出羽 英紀; 細貝 知直; et al.
Proceedings of 6th European Particle Accelerator Conference (EPAC98) (CD-ROM), p.809 - 811, 1998/01
光量子科学センターレーザー加速研究グループは高エネルギー加速器研究機構、東京大学原子力工学施設と共同でテーブルトップテラワットレーザーを用いたレーザー航跡場加速実験を実施し、17MeVの電子ライナックからのビームをピーク出力2TWパルス幅90fsのレーザーパルスによる航跡場において200MeV以上まで加速することに成功した。またこれを裏付ける航跡場の直接測定矢レーザーパルスの自己チャネリングの観測にも成功しており加速実験結果と良い一致を示している。さらにレーザー加速実験の高度化のためのフォトカソード電子銃を用いた高品質電子源の開発、高精度エネルギー測定のためのエマルジョン検出器を用いたスペクトロメーターの開発、高強度レーザーパルスの長距離伝播のためのキャピラリー放電プラズマ導波路の開発についても述べ、今後のレーザー加速実験計画について発表する。
山川 考一
Proceedings of International Symposium on Environmental-Conscious Innovative Materials Processing with Advanced Energy Sources (ECOMAP-98), p.215 - 223, 1998/00
原研・関西研究所では、新しい光量子科学分野における様々な基礎・応用研究を目的に、小型で繰り返し動作が可能な極短パルス・超高ピーク出力レーザー(T
レーザー)の開発を進めてきた。本招待講演では、最近開発に成功した世界最高のピーク出力100テラワット(テラワット=10
ワット)、パルス幅19フェムト秒(フェムト秒=10
秒)、繰り返し数10Hzの超高出力・極短パルスチタンサファイアレーザーシステムを中心に、本Tレーザー開発において最も重要となる極短パルス(パルス幅~10fs)レーザー光の発生とその増幅過程におけるレーザー制御技術の現状について紹介すると共に、このようなレーザーを用いた応用研究を紹介する。また、更なるピーク出力の向上と短パルス化によるペタワット級レーザーの開発についても言及する。
的場 徹
Isotope News, (521), p.18 - 19, 1997/10
原研・光量子科学センターにおける最近の成果であるピーク出力10テラワット級で世界最短パルス幅である16.6フェムト秒の極短パルス・超高ピーク出力レーザー光の発生に成功した内容について一般読者を対象に解説し、あわせて原研における光量子科学の研究開発の展開について紹介する。
山川 考一; 青山 誠*; 松岡 伸一*; 赤羽 温; 宅間 宏*; C.P.J.Barty*; D.Fittinghoff*
Superstrong Fields in Plasmas, p.461 - 466, 1997/00
日本原子力研究所関西研究所では、High Field Physicsと呼ばれる新しい光量子科学分野における様々な基礎・応用研究を目的に、極短パルス・超高出力Tレーザーの開発を進めている。ここでは、すでに開発に成功した世界最短パルス幅(16fs)のピーク出力10TW、繰り返し数10Hzのチタンサファイアレーザーシステムを中心に、本Tレーザー開発において最も重要となる極短パルス(パルス幅~10fs)レーザー光の発生とその増幅過程におけるレーザー制御技術の現状について紹介する。また、現在開発中の世界最大級のピーク出力100TW(0.1PW)、パルス幅20fs、繰り返し数10Hzのチタンサファイアレーザーシステムの開発の現状を紹介すると共に、更なるピーク出力の向上と短パルス化によるペタワット級レーザーの開発についても言及する。
