Yurina MICHINE (道根 百合奈)

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 3600000, indirect: 1080000)
我々が既に原理実証をしているオゾンガス媒質レンズでは、フレネルゾーンプレートのように、湾曲した不等間隔の屈折率変調構造を紫外レーザーによってガス中に生成することで、通常の屈折レンズと同じ機能を持たせている。しかし、紫外レーザーのパルス幅の制約により、数μm以下の空間変調間隔が得られず、変調間隔方向に回折領域が制限されてしまうことが実験的に明らかになっていた。この問題を解決し、撮像レンズとして利用できるようにするための、高NA化に対応するレンズ開発を行った。ガスレンズの焦点距離は不等間隔屈折率変調構造の曲率半径に依存し、曲率半径が小さい＝焦点距離の短いレンズとなり、高NAレンズに適したものとなるが、焦点距離の短いレンズは変調間隔が急激に変化することになるため、平行光に対しては数100um程度の回折領域しか得られない。そこで、ガスレンズに入射する光波面の曲率がガスレンズの変調間隔それぞれに適した入射角となるような光学系を設計し、実験を行ったところ、ガスレンズに対して拡散するレーザー光を入射した際に、3mm^2径の紫外レーザー照射面積全体で回折集光させることに成功した。さらに、回折集光後の波面は、ほぼ理想的な集光条件となっていることが確認できた。このガスレンズ条件を平行入射するレーザー光に対して実現するためには、紫外レーザーの空間周期的照射条件をわずかに変調させることで再現でき、これに対しての開発も進行中である。

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 2200000, indirect: 660000)
Specific system designs for applications of intense laser light are progressing from conventional applications such as laser processing and surface treatment to new applications in vacuum, such as high-energy photon generation, laser acceleration, and neutron generation. In this study, we developed a focusing optics system using an ozone gas mixture as a medium, which can focus a high-intensity laser beam in a vacuum environment and completely solve the debris problem in the application. We developed a high-pressure ozone generator with a mixture of the rare gas, and demonstrated the writing of large-amplitude density modulation in ozone gas, which is necessary for light focusing.

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science, System Name: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Fund Type: -, Overall Grant Amount: - (direct: 3400000, indirect: 0)
これまでに、オゾン混合酸素ガスと深紫外レーザーを用いて、ナノ秒レーザーに対して1ｋJ超の高耐力かつ平均回折効率96％のガス媒質回折格子の開発に成功した。これらは昨年度までに達成した、屈折率変調構造書き込み深紫外レーザーとその構築光学系の改良およびガス生成効率の向上、ガスフローの安定化等による成果である。実用化の観点からは回折後のレーザー光波面品質が保持されていることも重要であり、今年度はこれらの改良を踏まえた上での回折波面への影響を測定し評価した。評価には波面精度λ/10程度のプローブレーザーを用い、回折格子通過後の１次回折光の波面を測定した。結果、回折波面はガスフローの影響を受けず元のλ/10程度の波面品質を維持していることが確認できた。また損傷閾値に近い高強度レーザー照射条件化であっても、同様に波面品質を維持しており、媒質中で形成される屈折率変調構造に影響はないことが確認できた。これらの成果は当初計画していた既存の高強度・高出力レーザーシステムの小型化のみならず、高品質かつ高耐力、低損失という特性を生かした新たな光学素子としてレーザー光応用技術に貢献できると考えられる。現在、その応用例として、共振器内部で増強した光を外部に取り出す光スイッチとしての利用を想定した実験を開始した。これは従来の光学素子では損傷閾値、損失、スイッチスピードの問題で不可能とされた問題であったが、実現できれば新たな共振器を用いた光増強技術になると考えられる。