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報告書

第6回光量子科学研究シンポジウム論文集; 2004年11月4日-5日,木津

関西研究所

JAERI-Conf 2005-004, 243 Pages, 2005/06

JAERI-Conf-2005-004.pdf:16.74MB

第6回光量子科学研究シンポジウムが、平成16年11月4日,5日の両日、日本原子力研究所関西研究所(木津地区)において開催された。本論文集は、同シンポジウムにおいて行われた招待講演5件を含む講演16件,平成15年度実施した光量子科学に関する協力研究・共同研究課題発表を含むポスター発表56件のうち、論文として投稿された58件を収録している。

論文

Large-scaled non-thermal laser peeling, cutting and drilling in nuclear decommissioning industry

峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏; 西森 信行; 飯島 北斗; 西谷 智博; 木村 秀明*; 小栗 第一郎*; et al.

Proceedings of 13th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-13) (CD-ROM), 10 Pages, 2005/05

原研FELは最近新しく255フェムト秒極短パルス,6-9%高効率,1GWピーク出力,数kW平均出力,中赤外から遠赤外に渡る広い波長可変性を同時に実現する発振を発見した。この新しい発振とエネルギー回収リニアック技術を用いて、原子力産業,製薬,医学,防衛,造船,環境科学,宇宙ごみ処理,エネルギー伝送などの応用のために、われわれは10kWよりも高出力で25%よりも高効率な自由電子レーザーを実現できる。そのような波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルスFELを実現するために、われわれは原研独自のコンパクト,自立式,無蒸発,エネルギー回収型超伝導高周波線型加速器によって駆動される高効率で高出力なFELが必要である。われわれのFELに関する議論は、原子力発電所を廃炉するための非熱穿孔,切断,剥ぎ取り応用や原子力産業分野における応力腐食割れを防止することや産業用FELのロードマップ,原研独自のコンパクト,自立式,無蒸発,エネルギー回収型超伝導高周波線型加速器によって駆動される高効率で高出力なFELを含んでいる。

論文

Electron acceleration by a nonlinear wakefield generated by ultrashort (23-fs) high-peak-power laser pulses in plasma

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:19.87(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$$^{20}$$cm$$^{-3}$$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。

論文

Highly efficient and high-power industrial FELs driven by a compact, stand-alone and zero-boil-off superconducting rf Linac

峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.8 - 13, 2002/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:20.62(Instruments & Instrumentation)

原研FELグループは、波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを21世紀のスーパーツール,工業用自由電子レーザーとして実現するために、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。ここでは、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその開発概念から得られる答え,新しい高効率,高出力,極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置に関する議論が含まれる。

論文

Demonstration of the highly-efficient and high-power FELs driven by a superconducting rf linac

峰原 英介; 羽島 良一; 沢村 勝; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 杉本 昌義; 山内 俊彦; 早川 岳人; 静間 俊行

Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.150 - 154, 2001/10

われわれは工業的な利用、例えば、医薬品,医療,防衛,造船,半導体産業,化学産業,環境科学,スペースデフリ,エネルギー伝送など、のために強力で効率的なFELが必要である。そのような波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを実現するために、原研FELグループは、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。この装置に関して議論は、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその概念からのある重要な解答,新しい高効率高出力極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置が含まれる。

論文

Numerical study of solids irradiated with high-peak-power ultrashort laser pulse

内海 隆行*; 佐々木 明; 功刀 資彰*; 藤井 貞夫*; 赤松 幹夫*

Computational Fluid Dynamics Journal, 8(1), p.128 - 134, 1999/04

プリパルス方式による効率的な電子衝突励起X線レーザーの開発のためには、固体ターゲットへのレーザー照射により生成されるレーザープラズマの状態を精度よく予測することが重要な要件である。レーザー光が固体ターゲットに照射されると、溶融・蒸発の後に高エネルギーの集中した状態として高温・高密度プラズマが生成される。このレーザー生成プラズマの状態を解析する方法の1つとして、これらの複雑な現象を連続体、あるいは混相流としてとらえ、流体運動として定式化することができる。この現象を精度よくシミュレーションするためにCIP法(3次補間擬似粒子法)に基づく解析コードを開発した。本論文では、固体ターゲットへの高強度・短パルスレーザー照射により、平坦な先端をもつ比較的均一なプラズマ状態が形成され、膨張伝播して行く状態をシミュレートしたことを報告する。

論文

The Future of CPA

Nees, J.*; G.Mourou*; Biswal, S.*; J.Itatani*; A.C.Tien*; J.C.Chanteloup*; 西村 昭彦; 宅間 宏*

Ultrafast Optics 1997, 4 Pages, 1997/00

1985年にレーザー媒質を破壊すること無く超高出力を得るCPA法が開発されて以来、超高出力レーザーの発展は著しく、現在、数TWから数十TWのシステムが世界各地で稼動するに至っている。今後、X線レーザーやレーザー加速$$gamma$$線発生などの超高強度光物理学の展開のためには、PW級の出力を微小領域に集光し、10$$^{22}$$w/cm$$^{2}$$以上の光電場を発生させる必要がある。このためのCPAレーザーシステムは、現在のチタンサファイアに代わりイッテルビウムガラスをレーザー媒質に用いた小型高出力を特徴とし、将来的に半導体レーザー直接励起が可能なシステムが適している。現時点では半導体レーザーに代わり高エネルギーを得易いフラッシュランプ励起のフリーランニングレーザーを励起光源とすることで効率的な開発が可能である。講演では次世代CPAレーザー像について述べる。

口頭

Coherent X-ray generation using infrared, intense, short pulse lasers

神門 正城; Pirozhkov, A. S.; Esirkepov, T. Z.; 小瀧 秀行; 森 道昭; 桐山 博光; 林 由紀雄; Koga, J. K.; Bulanov, S. V.

no journal, , 

Recent advent of high-peak-power lasers opens up the novel ways to generate coherent, ultrashort, X-ray pulses. We review the methods here especially using infrared, intense, short pulse lasers (Ti:sapphire lasers with chirped pulse amplification). The methods are relativistic flying mirror, relativistic high-order harmonics generation, and XFEL (X-ray free electron laser) based on laser wakefield acceleration of electrons.

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