CoReLS､Ti:Saレーザ､パルス強度記録

May, 21, 2021, Daejeon--Institute for Basic Science (IBS)のCenter for Relativistic Laser Science (CoReLS)のレーザ研究者は､前例のない1023 W/cm2レーザ強度を達成した｡これは､世界中の多くのレーザ研究機関が約20年にわたり追求してきた到達点である｡

CoReLS 4-PWレーザは､チャープパルス増幅(CPA)ベースのフェムト秒､超高出力Ti:Sapphireレーザである｡CoReLS 4-PWレーザのレイアウトでは､フロントエンドからの低エネルギーフェムト秒レーザパルスをパルスストレッチャでナノ秒パルスにストレッチ｡最初のレーザパルスは､次に2つのパワーアンプで4.5Jに増幅､次に2つのブースター増幅器で112Jまで増幅された｡レーザビームサイズは､一連のビームエクスパンダでビームパスに沿って増大｡パワーアンプ直後25㎜､最初のブースター増幅器入口で65㎜､第2ブースター増幅器の入口で85㎜､パルスコンプレッサ入口で280㎜｡パルスコンプレッサ内では､レーザパルスは､20 fs (FWHM)に再圧縮｡圧縮後ピークパワーは4 PWとなった｡

PWレーザビームの波面歪補償のために､2つのデフォーマブルミラーをPWレーザビームラインで利用した｡最初の100㎜径デフォーマブル(DM1)は最後のブースターアンプ後に導入､その役割はフロントエンドから最後のビームエクスパンダまでに蓄積された波面歪の補正｡310㎜径の第2デフォーマブルミラー(DM2)はパルスコンプレッサ後に導入し､付加的収差を補正する｡収差は､パルスコンプレッサ､ビームデリバリライン､ターゲットエリアの大きな開口部のオプティクスから来るものである｡ターゲットチャンバで､PWレーザビームは､有効焦点距離300㎜、f/1.1軸外し放物面鏡で強く集束された｡集束スポットのイメージングと特性評価のために､集束ビームを対物レンズでコリメート｡次に､集束スポットと波面評価のために､ビームスプリッタで2つのビームに分けた｡伝達レーザビームの集束スポットモニタリングにはカメラを使用､反射レーザビームの波面計測には波面センサを使用した｡

CoReLSディレクタ､NAM Chang Hee教授は､｢この研究は､CoReLSが世界最強レーザであることを示している｡達成された最高強度レーザで､われわれは実験科学の新たな､難易度の高い分野に取り組むことができる､特に理論家が扱ってきた強い場の量子電磁気学(QED)｡非線形領域では､電子とフォトン散乱(コンプトン散乱)､フォトンとフォトンの散乱(Breit-Wheeler process)の新たな物理的問題を研究できる｡この種の研究は､宇宙で起こる様々な天文物理学現象に直接関連しており､われわれの知識の地平のさらなる拡大に役立つ｣とコメントしている｡