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論文

Simulation of electron bunch generation by an ultrashort-pulse high-intensity laser-driven wakefield

山極 満; Bulanov, S. V.*; Esirkepov, T. Z.*; Koga, J. K.; 神門 正城; 上島 豊; 斎藤 寛二; 若林 大輔*

Laser Physics, 16(2), p.252 - 258, 2006/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:85.91(Optics)

超短パルス高強度レーザーが有限長のアンダーデンスプラズマ層を伝播する際に励起する航跡場による電子加速について、2次元粒子シミュレーションを行う。中強度から高強度のレーザー場に対して、電子のエネルギー分布を解析する。レーザーパルス長がプラズマ波長のほぼ半分程度となる電子密度に対して、レーザー強度の増大は密度構造に劇的な変化をもたらし、キャビティとバンチを生成する。さらに、位相空間において限局した高速電子成分が生じ、そのエネルギー分布の解析的表式についても論議する。

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

Optimal control of ultrafast selection

横山 啓一; 寺西 慶哲; 戸谷 由起雄; 白井 稔三; 福田 祐仁; 青山 誠; 赤羽 温; 井上 典洋*; 上田 英樹; 山川 考一; et al.

Journal of Chemical Physics, 120(20), p.9446 - 9449, 2004/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:83.33(Chemistry, Physical)

レーザーパルスの波形整形により近接準位への高速選択励起の制御を試みた。レーザーのスペクトル帯域幅よりも狭いエネルギー差を持つセシウム原子の7D5/2及び7D3/2状態に対して、閉ループ型の学習アルゴリズムを用いた波形整形により高選択性を示すパルス波形を見いだした。解析の結果、選択性は量子干渉効果により生じていることが明らかとなり、その有効性を証明できた。単純なパルス対による位相制御に比べて約30%選択比のコントラストが向上した。

論文

Generation of a self-chirped few-cycle optical pulse in an FEL oscillator

羽島 良一; 永井 良治

Physical Review Letters, 91(2), p.024801_1 - 024801_4, 2003/07

 被引用回数:28 パーセンタイル:22.66(Physics, Multidisciplinary)

高利得を持つ自由電子レーザー共振器では、superradiance(超放射)共鳴を経て増幅されるレーザーパルスに自己変調(周波数チャープ)が生じ、レーザーパルスの成長に従ってパルス長が短くなり、変調が強くなる現象が起こることを解析により示した。さらに、原研超伝導リニアック自由電子レーザーにおける実験によって、同解析の妥当性を確認した。FEL共振器から取り出した光パルスの自己変調を補償することで光パルス圧縮が可能である。これは、FELによる超短パルス発生の新しい方法である。

論文

超高出力・超短パルスレーザー照射による物質状態の解析; プラズマ中のレーザー光の伝播特性

内海 隆行*; 佐々木 明; 藤井 貞夫*

計算工学講演会論文集, 5, 4 Pages, 2000/05

過渡的電子衝突励起X線レーザーを発振させるために、固体ターゲットをダブルパルスの短パルスレーザーで照射する方法が考えられている。第一のパルスで固体ターゲットを急速に加熱してプラズマ化する。第二のパルスでプラズマを追加熱し、媒質イオンをレーザー上準位に励起し、X線利得を発生させる。このシミュレーションのためには、レーザー光の吸収過程、レーザー光のエネルギーの吸収率とその空間分布の決定が重要である。ここでは、レーザー光線の軌跡はアイコナル方程式に従うとし、プラズマ中での光線の吸収過程を流体コードに組込み超高出力・超短パルスレーザーを固体へ照射した場合のレーザー光のプラズマ中での伝播特性について検討する。

論文

Numerical simulation of thin foils irradiated by ultrashort pulse laser

内海 隆行*; 佐々木 明; 功刀 資彰*; 藤井 貞夫*; 赤松 幹夫*

Proceedings of 13th International Conference on High-Power Particle Beams (BEAMS 2000) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/00

原研において先端的光量子光源の開発とその応用研究の一環として超短パルス・高ピーク出力で繰り返し動作可能なレーザーが開発され、固体ターゲットへの照射を数値的に解析することが要求されている。このため、計算手法としては、3次補間擬似粒子法(CIP: Cubic-Interpolated Propagation)とC-CUP(CIP-Combined Unified Procedure)法が固・液・気各相界面での大きな密度変化を精度良く捉えられ、圧縮性・非圧縮性流体の統一解法に極めて有効な計算手法と考え、CIP法を異なる種類の物質に対して適用できるように拡張し、多相・多成分の連続体が存在する系に適用可能なコードを開発した。さらに、状態方程式(EOS)や熱輸送モデルと物質特性値を本コードに組み込み、固体スラブターゲット照射に伴う熱流動現象を解析してきた。一方、固体ターゲットとして薄膜を用いることにより、ターゲット内部への熱伝導による損失なしにプラズマを瞬間的に生成できると考えられる。このコードを超短パルス・高ピーク出力レーザの薄膜への照射によるレーザプラズマの生成とその伝搬のシミュレーションに適用した結果を示す。

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 Numerical simulation of melting and evaporation due to ultrashort pulse laser irradiation

内海 隆行*; 佐々木 明; 功刀 資彰*; 藤井 貞夫*; 赤松 幹夫*

Inst. Phys. Conf. Ser., (159), p.451 - 454, 1999/00

プリパルス方式による効率的な電子衝突励起X線レーザの開発のためには、固体ターゲットへのレーザ照射により生成されるレーザ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は、溶融に伴う不連続な物質境界や圧力分布を正確に捕捉する、あるいは圧縮性、非圧縮性の共存する系を解かなくてはならない。このため筆者らはCIP法(3次補間疑似粒子法)に基づく解析コードを開発した。本論文においては、このコードにSESAMEやQEOSの物質の状態方程式、TKNモデルやDrudeモデルによる熱伝導係数、吸収係数を組み込んだ固体溶融・蒸発シミュレーションの結果について報告する。

報告書

Proceedings of the First JAERI-Kansai International Workshop on Ultrashort-pulse Ultrahigh-power Lasers and Simulation for Laser-plasma Interactions; July 14-18, 1997, Kyoto Research Park, Kyoto, Japan

関西研究所

JAERI-Conf 98-004, 189 Pages, 1998/03

JAERI-Conf-98-004.pdf:9.41MB

第1回関西研究所国際ワークショップが「超短パルス、超高出力レーザー及びレーザー・プラズマ相互作用のシミュレーション」のテーマのもとに、1997年7月14日から18日にわたって京都リサーチパークで開催された。本ワークショップは、ICFA(International Committee for Future Accelerators)との合同国際ワークショップ(Joint ICFA/JAERI-Kansai International Workshop '97)として開催された。本論文集は、第1回関西研究所国際ワークショップで講演された27件のうち、論文として投稿された24件を収録している。

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