11/18～11/20 まで IZEST ワークショップがフランス大使館にて行われ、” Experimental test plan for long plasma waveguide in the conventional accelerator facility” についてプレゼンを行った。
レーザープラズマ加速用のレーザーの調整に関しては、コンプレッサーチェンバーの真空 排気系に不具合があり、これを応急修理して、ほぼ調整は完了した。
またプラズマキャピラリーの試験については写真のようにプラズマ放電の試験を行った。 レーザーをガイドするためのプラズマの密度分布をコントロールする方法として、数 100ns 程度の比較的遅い放電とキャピラリーの壁による冷却による方法と、高速 Z ピンチによる 方法の双方の試験を行う。高速 Z ピンチに必要な高速電源としては光伝導スイッチを用いた方法を採用する。

　レーザープラズマ加速用のレーザーの調整を継続して行なっている。発振器については製作したTi-Sapphire発振器の結晶の冷却を改善し、帯域も十分取れるようになった。また増幅段についても再生増幅器の光路調整までは終了し、励起レーザーについても４チャンネル目のレーザーのコントローラーを交換した。これで４台励起で圧縮前で 600mJ 程度の出力が得られる予定である。圧縮後で 60fs だったため、5TW程度の出力が得られる事になる。 レーザー開発については、Thales 製の大型の反射型グレーティングを使用したコンプレッサーに変えて、小型の透過型グレーティングを用いた物の真空チェンバー等の設計を行った。これにより小型化すると共に効率も向上する。

　レーザープラズマ加速用のレーザーの調整を継続して行なっている。製作した発振器については第三スイッチヤードへの移設後、帯域不足とCW発振成分の問題があったが、モードロック発振の再調整が完了し、これらの問題は解決した。
レーザー開発については、ファイバーレーザーの繰り返しを下げ、増幅の調整を行なっている。さらにこれらをYb Disk Laser で増幅し、ファイバーブラッググレーティング(FBG)と２倍高調波によるプリズムコンプレッサーの試験を行なう。
誘電体加速については、アルミナセラミックチューブの製造方法が確立し、20mm 程度の長さのチューブが焼結可能になった。また測定装置についても回転機構を追加し、これを産総研にて試験する予定。
またレーザー科学推進室企画のセミナーとして田島　俊樹氏による"The Future is Laser Fiber Accelerators"のセミナーを7/11(木) 13:30～15:00 に行った。

　レーザープラズマ加速用のレーザーの調整は最終段階に入っており、残りの最終段アンプ の励起YAG レーザーの動作不良のあった片側について、別の制御コンソールで試験した所 動作したため、制御コンソールを交換する事となった。また再生増幅器のタイミングを同 期・分周しているMEDOX の破損があり、これから別の既存の物と交換作業を行う。
レーザー開発については、ファイバーレーザーの繰り返しが高くパルス辺りのエネルギー が小さいため、ファイバーEO によるパルス抽出を行い繰り返しを下げられるようになった。 今後はASE との兼ね合いで徐々に繰り返しを下げつつ、増幅を繰り返して、パルスエネル ギーの向上を行う。またファイバーブラッググレーティング(FBG)と２倍高調波によるプリ ズムコンプレッサーの試験を行なっている。

　東京大学・上坂研究室からの10TWレーザーは、プラズマ実験用のチェンバーと、光路の遮蔽、安全系のインターロックの配線・制御用PLCの設置等を行った。

レーザー開発については、現在の Ti-Sapphire発振器うに変えて、ファイバーレーザーによる発振器とスーパーコンティニウムによる広帯域化による同期精度の向上のための開発を行なっている。発振器の同期精度の向上と、スーパーコンティニウムによる広帯域のシード光の開発の両方を満たす新たな方法として、スーパーコンティニウムを１オクターブ以上広げて、２倍高調波と基本波の干渉を用いる事で、周波数コムを安定させ、さらにオートコリレーションによって位相検出精度を向上させる方法が最も有効であり、これの開発を進めて行く。

また国際協力で参画している IZEST の次回のワークショップが 11/18,19 と東京のフランス大使館で行われる事となった。

　東京大学・上坂研究室からの10TWレーザーは、既存のFemtosource の発振器が帯域が不足しており、Ti-Sapphire発振器を製作していた。製作当初は発振器のモードロックがかからなかったため、産総研での製作実績のあるドープ量の Ti-Sapphire 結晶に交換し、再調整した所、十分な帯域が出るようになった。これを10TWレーザーのフロントエンドに導入し、光路調整を行い、メインアンプまでの増幅の調整を行った。さらにプラズマ実験用のチェンバーと、光路の組立中。

レーザー開発については、スーパーコンティニウムによる広帯域のシード光を目指しているが、以前Yb の増幅後のレーザーでスーパーコンティニウムが出力される事が確認できていたが、発振器からの数百mW程度の出力で直接スーパーコンティニウム光が出る事が確認できた。またOPCPAによる増幅も観測できた。

　東京大学・上坂研究室からの10TWレーザーの移設が完了した(図１)。今後発振器から順に調整し、運用を行う。なお発振器については損傷した結晶を昨年度交換した事により周波数特性に若干の問題があり、最終的には今後再度結晶交換または、別途製作している発振器への置き換えが必要となる。
また1 TWのレーザーで以前使用していた旧BMI社製の励起用YAGレーザーの２台を移設しメンテナンスと動作確認試験を行い、片側は所定のパワーが出力され、また残りの部分も若干のメンテナンスで所定のパワーに復帰可能である事が確認された(図２) 。この励起レーザーは、昨年度開発したファイバーレーザーによるスーパーコンティニウム光のOPCPA増幅の試験を行うために使用する。
さらにNd:Glass またはNd/Cr:YAG媒質による大型励起レーザーについても、大型のフラッシュの点灯に成功した(図３)。これを元に 10J クラスの励起レーザーの開発を進める。
最終的にはこれらの技術を融合し、OPCPA増幅による超短パルスの入射器と、比較的長パルスで高電力の追加束用のレーザーを構築する。

　5/21 に名古屋大学の庄司研究室と四重極マイクロ波放電によるプラズマチャンネル生成に関する打ち合わせを行った。レーザーのガイディングに必要なプラズマの密度分布は得られるが、今後中性ガスの密度の減少が必要だと思われる。
5/28～30 の TYL Workshop においてCILEX の電子加速の責任者の A. Speckaと打ち合わせを行った。CILEXのAPOLLONレーザーのスケジュールが 2015年頃に 75J, 5PWのシステムが稼働し、その後追加予算で 150J, 10PWに増強される予定。また5/31,6/1 に IZEST の Workshop がボルドーで行われプラズマチャンネル、入射器、シミュレーション等の技術的なデザインレポートの作成分担を検討した。さらに6/3 に ELI の電子加速のグループとの今後の研究協力に関する議論を行った。これらはそれぞれ10PWクラスのレーザーであるが、このような高エネルギーの電子加速実験には、レーザーのガイディングのための２次分布のある長尺プラズマチャンネルが必要であり、四重極マイクロ放電や、キャピラリー放電等の方法があるので、これらの研究を進める。
また 12TWレーザーの移設に関しては、現在移設手続き中であり、また電源等の準備もほぼ完了した。

　4/26 にHEDS2012 国際会議において、”High density and high energy electron beam for the novel accelerator experiment in the KEK electron linear accelerator” というタイトルで発表を行った。
また東京大学原子力工学研究施設とのレーザー及びビーム駆動の超高電界加速器とその応用の研究に関する共同研究に関する覚書を締結した。これに伴いTWレーザーの東京大学からの移設の準備中である。第三スイッチヤード電源室のレーザーハットは完成し、６月上旬には移設を行う。またこのTWレーザーの発振器の更新のため、Yb-FiberレーザーによるSupercontinuum 光の発振器と、Ti-Sapphire の発振器の双方を準備中である。 また本年度の詳細計画については５月中に取りまとめる予定である。

　2/23 にレーザー科学推進室主催で、田島俊樹氏によるIZESTの概要及びPaul Bolton 氏による関西原研におけるレーザープラズマ加速に関するセミナーを行った。さらにこれに合わせて大学等のレーザープラズマの関係者での今後の研究協力に関する打ち合わせを行った。

TWレーザー用のfsレーザーの開発に関しては、Yb ファイバーレーザー増幅器からの数W程度の出力を圧縮して数百fsまでは圧縮できるようになったが、これ以上の圧縮はファイバー中の非線形性やグレーティングの変形のため圧縮できなかった。出力のスペクトが長波長側にシフトしている事から、増幅段のファイバー長が長過ぎて減衰している事が分かったため、今後は増幅段のファイバー長の最適化を行う。

産業総合研究機構において実験中の誘電体加速構造については、誘電体構造からのチェレンコフ放射を確実に観測するため、非軸放物面ミラーとホルダーの製作を行った。

TW レーザーの増強のため fs レーザーの発振器の開発を行っている。ファイバーレーザ ー発振器及びファイバーの非線形効果を利用した広帯域化によるスーパーコンティニウム 光を用いて 10fs 程度のパルス幅を目指す。当初ファイバーレーザーとして Er 媒質によ る 1550nm からのスーパーコンティニウム光を目指していたが、28fs のパルス幅で発振さ せた実績のある Yb 媒質による 1040nm のファイバーレーザー発振器の開発を行っている (下図)。今後は発振器の調整後、出力を増幅し、さらに非線形ＰＣＦファイバーで広帯域化 させ Ti-Sapphire レーザーの中心波長である 800nm 付近の 10fs のパルス幅を目指す。

また、ビーム駆動の加速器については、誘電体加速器の試験装置が完成し、産総研の小型 加速器に設置して試験の準備を行っている。

レーザー科学推進室(2011年　9月）

TW レーザーの増強のため fs レーザーの発振器の開発を行っている。ファイバーレーザ ー発振器及びファイバーの非線形効果を利用した広帯域化によるスーパーコンティニウム 光を用いて 10fs 程度のパルス幅を目指す。現在発振器のモードロック発振の調整中である。
ビーム駆動の加速器については、誘電体加速器の試験装置が完成し、産総研の小型加速器 に設置して試験を開始する計画である。左図は誘電体加速器のセラミックの棒とそれを固 定するための容器で、それをビーム軸に合わせるための機構が右図である。