パワーレーザーの新パラダイム創成を目指した時空間分割受動コヒーレント結合法の確立

建立时空分裂无源相干耦合方法，开创功率激光器新范式

• 批准号: 21K18149
• 负责人: 桐山 博光
• 金额: $ 16.31万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18149/
• 关键词: レーザー

コヒーレント光であるレーザーの最大の特徴は、パワースケーリングは原理上無限にできることである。光を電界位相まで揃えたコヒーレント結合ができるため、独立の増幅器から出たレーザーを結合できるからである。2018年ノーベル物理学賞を受賞したチャープパルス増幅（CPA）法で可能となったペタワット(PW=10の15乗W)よりも3桁高いエキサワット(EW=10の18乗W)レーザーを実現できる基盤技術を確立するため、ハイパワーレーザーのコヒーレント結合技術を開発する。最も困難な課題は空間波面の整合性であり、時間領域の周波数や位相をいくら整合させても結合はうまくいかない。本研究では、技術的に未開拓な独立の固体レーザー増幅器から出た全てのレーザーが全て同じ光路を伝搬することで受動的に波面が一致する新たなアイデアに挑む。今年度は、2つのサニャック型干渉計を応用し、それぞれのサニャック干渉計でフェムト秒レーザーパルスを時間分割、空間分割し、合計4つのビームが受動コヒーレント結合できるか試験を実施した。結合効率を分光器によりスペクトル強度・形状とともに評価した。並行して、理論限界の結合効率を得るために、自作の光線追跡コードや3次元波面解析コードによるレーザー伝搬特性の数値解析を実施し、実験結果と比較して、実験パラメータにフィードバックした。これらによりフェムト秒極短パルスを制御することなく、位相ずれゼロで受動結合（自動空間波面整合）できる調整手法を確立し、理論限界（位相ずれゼロ）の結合効率を達成した。

In principle, there is no limit to the principle that there is no limit to the performance of the system. In the field of optoelectronics, the phase monitoring equipment is combined with the optical transmission system, and the independent frame generator is used to output the optical transmission equipment combined with the optical transmission equipment. In 2018, the Physics Institute of Physics (CPA) method may be used to make sure that the basic technology is correct and that the combination of technology and technology is effective. (PW=10). In 2018, it is possible to use the PW=10 (15 W) to make sure that the basic technology is established. The most difficult problem, the space wavefront integration, the time domain, the cycle number, the phase, the integration, the combination, the radar, the radar, the radar. In this study, the development of the technology is independent of the solid-state equipment, and the wave surface of the whole system is the same as that of the optical system. In the current year, 2-year-old mobile phones are used to calculate the use of equipment and equipment in the year of the year. In this year, 2-year-old and 2-year-old mobile phones are used in this year. This year, in the year of the year, 2-year-old and 2-year-old mobile phones are used in this year. Combined with the rate of the spectrometer, the intensity of the shape of the spectrometer. The combination of parallel operation, theoretical limit analysis and theoretical limit test results show that the three-dimensional wavefront analysis is based on the analysis of the characteristics of the three-dimensional wavefront, and the results are compared with each other. It is necessary to make sure that the combination of automatic space wavefront integration (automatic space wavefront integration) and theoretical limits (phase alignment) can be achieved in very short seconds.

项目成果

Improvement in the temporal contrast of the petawatt J-KAREN-P laser

拍瓦 J-KAREN-P 激光器时间对比度的改进

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Kiriyama;Y. Miyasaka;A. Kon;M. Nishiuchi;A. Sagisaka;H. Sasao; A. S. Pirohzkov;K. Ogura;K. Kondo;N. P. Dover;L. Chang;N. Nakanii;Y. Mashiba and M. Kando
• 通讯作者: Y. Mashiba and M. Kando

Enhanced ion acceleration from transparency-driven foils demonstrated at two ultraintense laser facilities.

• DOI: 10.1038/s41377-023-01083-9
• 发表时间: 2023-03-13
• 期刊: LIGHT-SCIENCE & APPLICATIONS
• 影响因子: 19.4
• 作者: Dover, Nicholas P. P.;Ziegler, Tim;Assenbaum, Stefan;Bernert, Constantin;Bock, Stefan;Brack, Florian-Emanuel;Cowan, Thomas E. E.;Ditter, Emma J. J.;Garten, Marco;Gaus, Lennart;Goethel, Ilja;Hicks, George S. S.;Kiriyama, Hiromitsu;Kluge, Thomas;Koga, James K. K.;Kon, Akira;Kondo, Kotaro;Kraft, Stephan;Kroll, Florian;Lowe, Hazel F. F.;Metzkes-Ng, Josefine;Miyatake, Tatsuhiko;Najmudin, Zulfikar;Pueschel, Thomas;Rehwald, Martin;Reimold, Marvin;Sakaki, Hironao;Schlenvoigt, Hans-Peter;Shiokawa, Keiichiro;Umlandt, Marvin E. P.;Schramm, Ulrich;Zeil, Karl;Nishiuchi, Mamiko
• 通讯作者: Nishiuchi, Mamiko

Characterization of the plasma mirror system at the J-KAREN-P facility

• DOI: 10.1017/hpl.2022.15
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: High Power Laser Science and Engineering
• 影响因子: 4.8
• 作者: A. Kon;M. Nishiuchi;Y. Fukuda;K. Kondo;K. Ogura;A. Sagisaka;Y. Miyasaka;N. Dover;M. Kando;A. Pirozhkov;I. Daito;Liu Chang;I. Choi;C. Nam;T. Ziegler;H. Schlenvoigt;K. Zeil;U. Schramm;H. Kiriyama

J-KAREN-Pペタワットレーザーシステムとその利用研究のリモート化と自動化への取り組み

J-KAREN-P拍瓦激光系统的远程化、自动化及其应用研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: レーザー研究
• 作者: S. Kita;K. Nakamura;桐山 博光，眞柴 雄司，宮坂 泰弘，中新 信彦，近藤 康太郎，今 亮，福田 祐仁，西内 満美子
• 通讯作者: 桐山 博光，眞柴 雄司，宮坂 泰弘，中新 信彦，近藤 康太郎，今 亮，福田 祐仁，西内 満美子

超高強度レーザーの現状と今後

超高强度激光器的现状与未来

• 发表时间: 2021
• 作者: Sakuta Hiroki;Fujita Fumika;Hamada Tsutomu;Hayashi Masahito;Takiguchi Kingo;Tsumoto Kanta;Yoshikawa Kenichi;桐山博光
• 通讯作者: 桐山博光