2011, Jan.

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No.

CONTENTS
レーザー技術総合研究所所員一同【謹賀新年】新年のご挨拶
負の屈折率グレーティングによるスミス・パーセル放射
HEC-DPSSL 報告
主な学会報告予定

レーザー技術総合研究所所員一同【写真】
前列左より中列左より
後列左より

本越伸二、今崎一夫、中塚正大、山中千代衛、井澤靖和、野坂明信、藤田雅之
中川道子、片岡紀子、小野田理恵、幸脇朱美、コスロービアン ハイク、李 大治、古河裕之、染川智弘
谷口誠治、砂原 淳、古瀬裕章、島田義則
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新年のご挨拶所長

井澤靖和

2011年の新年を迎え、皆様にご祝辞を申し上げます。
（財）レーザー技術総合研究所は1987年の創立以来24回目の新年を迎えました。これまでのレーザー技術に関する研究開発と技術展開を通して蓄積してきた経験と実績は私どもにとって何よりも大きな財産であります。長年にわたる関係各位からのご指導、ご鞭撻に心よりお礼申し上げます。
昨年はレーザーが誕生して50周年目にあたり、各地で記念行事が行われました。この半世紀の間にレーザーは多くの産業技術分野における基幹技術に成長し、また先端科学分野における不可欠のツールとして機能するようになりました。当研究所は設立当初より産学の橋渡しとなり、最新のレーザー技術を産業界に役立てることを使命として活動して参りました。当研究所の役割は今後ますます重要になるものと考えます。
昨年を振り返ってみますと、５月には「スミスパーセル型テラヘルツ放射源」と「光活性蛋白質の光電効果」の研究に対し倉田記念科学技術財団より倉田奨励賞を、７月には「レーザー超音波を用いたコンクリート欠陥の非破壊検査法の開発」で日本鉄道協会から坂田記念賞を、10月には「フェムト秒レーザーを用いた白色光ライダーの開発」研究で堀場雅夫賞を、それぞれ受賞いたしました。また、９月には、一昨
年NEDO省エネルギー革新技術事前研究で進めてきた「革新材料（CFRP）のレーザー加工研究」の成果を下に、NEDO「高出力多波長複合レーザー加工基盤技術開発プロジェクト」がスタートし、当研究所も技術研究組合次世代レーザー加工技術研究所の組合員としてプロジェクトに参画することになりました。
太陽光励起レーザー、低温冷却Yb:YAGレーザー、レーザーコンプトン散乱ガンマ線による核変換、EUV光源物理などの研究も順調に進展しています。レーザーミラーなどの耐力向上と耐力評価の標準化をめざす高耐力光学素子研究会も多くの光学素子メーカーの参加を得てデータベースの構築が進展いたしました。
これからもわが国のレーザー科学技術の発展と振興に貢献すべく、所員一同初心に還り精一杯努力する覚悟であります。皆様方には、本年もなお一層のご支援、ご協力を賜りますようお願い申し上げます。

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TOPICS

負の屈折率グレーティングによるスミス・パーセル放射
レーザーエネルギー研究チーム

李大治

情報の担い手である電磁波とその媒質である物質とで、負の屈折率、正の屈折率、金属グレーティングをの関係は、今日においては確立されており、ある意味解析し、その結果を図２と図３に示す。図２に示すようでの飽和を迎えていると言える。超高度情報化の実現な放射係数（radiation factor）では、正の屈折率（青い線）へ向け、この飽和を打開するために、新しい電磁特徴より負の屈折率の放射係数（赤い線）の方が90度以上のを持つ左手系媒質が注目されている。一方、小型化テ区間に非常に高い。図３の結果では、完全導体（黒い線）

ラヘルツ光源開発に向け、世界的にスミス・パーセルより負の屈折率の放射係数（赤い線）は45〜135度の間超放射が活発に研究されている。このような背景から、に高いと分かった。本研究の目的は、理論解析とシミュ効率の高い大出力テラヘルツ放射源を目指すために、レーション及び実験検証の手法により、負の屈折率グ負の屈折率メタマテリアルグレーティグを用いたスミレーティングによるスミス・パーセルコヒーレント放ス・パーセルテラヘルツ放射に関する研究を行ってい射機構を調べ、コンパクトで強力なテラヘルツ光源のる。

メカニズムを解明することである。これを基にした、電子がグレーティングの直上を通過する際、電磁放射が出現し、これをスミス・パーセル放射と言う。通常実用性を持つ負の屈折率メタマテリアルによる放射デバイス開発への基本技術を確立したい。のスミス・パーセルデバイスには、金属グレーティング或いは正の屈折率を持つ媒質のグレーティングが使われる。本研究では、従来のグレーティング材料を使わず、負の屈折率を持つグレーティグの利用を提案する（図１）。今までの研究結果によって、負の屈折率グレーティングにより誘起されたスミス・パーセル自然放射が正の屈折率グレーティングより強く、その特徴をスミス・パーセル装置に応用するとコヒーレントテラヘルツ放射の出力を高めることが可能である。これは本研究の重要なメリットである。我々は理論解析の手法【図１】
負の屈折率媒質グレーティングによるスミス・パーセル放射。
周期長１mm、溝深さ0.１mm【図２】放射係数と放射角度の関係。
（ 電子エネルギー35keV。
赤い線は負の屈折率、青い線は正の屈折率）【図３】放射係数と放射角度の関係。
（ 電子エネルギー35keV。
赤い線は負の屈折率、黒い線は完全導体）
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REPORT

HEC-DPSSL 報告
古瀬裕章

レーザーエネルギー研究チーム（E x t r e m e L i g h t■第6回HEC-DPSSL開催
2010年9月8日 －10日 の 間、 フ ラ ン ス の ベ ル サ イ ユ
Infrastructure）プロにて第6回高エネルギー LD励起固体レーザー“Highジェクトが進められ
Energy Class Diode Pumped Solid State Lasers”のワーており、参加国は13クショップが開催された。本ワークショップは大阪大
カ 国 に も お よ ぶ。目学レーザーエネルギー学研究所、アメリカのリバモア
的は主にアト秒、超
【写真】
会場前にて
（筆者）
国立研究所、フランスのLULI、ドイツのイエナ・フリー高速Ｘ線、高強度場、ドリッヒ・シラー大学（FSU）が主体となり、主に慣光核物理等への応用で、出力目標値は200 PW である。
性核融合を目指した高繰り返し（< 10 Hz）大出力レー
現在はハンガリー、チェコ、ルーマニアで10 PW のプ
ザープロジェクトの進捗状況等について報告が行われロトタイプレーザー研究施設を建設しており、その後た。今回開催地がフランスで行われたこともり、欧州ELI本体が建設される予定である。またチェコでは本のレーザープロジェクトに関する報告が多数を占めてプロジェクトと別に産業応用レーザー HiLASE（Highいた。
average power pulsed Laser）が並行して進められている。平均出力１kW で，繰り返しは10－100 Hz であり、
■HiPERプロジェクト
現在ドイツ・イギリス・フランスが中心となって新し
ここでもYb:YAGスラブとHeガス冷却が採用されていいレーザー核融合研究所“HiPER (High Power Laser
る。HiLASE はELI のビームラインと並んで建設されEnergy Research)”の設立を進めている。本プロジェク
る予定で、相乗効果が期待されている。
トは2008年からスタートしており、2013年頃から10 kJ■広がる低温冷却Yb系材料
レーザー建設が予定されている。現在Yb を添加した
本ワークショップで報告されていた高繰り返しプロ
CaF2，YAG，Glass 等の要素技術開発が各国研究機関
ジェクトでは、いずれもHeガスを用いた冷却を用いるで行われている。CaF2，YAG は低温で熱伝導率が向方法を第一候補としていた。材料もYb:CaF2かYb:YAG上する点、φ20cm程度まで大口径化可能な点が特長でのどちらかが選択されそうである。そもそも低温冷却あり、特にCaF2は非線形屈折率が小さいため高フルーとYb:YAG を用いたジュール級大出力レーザー開発はエンス動作時での利点は大きいと期待されている。こ阪大レーザー研のオリジナルであり、一歩先を進んでれらの材料はディスク型、アクティブミラー型で開発いる感があった。筆者も阪大レーザー研と共同で低温が進められており、試料は冷却Heガスによって160－冷却Yb:YAGレーザーの開発に携わっているが、今後170 K に冷却される。この冷却方式はアメリカのリバモ欧州プロジェクトが揃って低温冷却Yb系材料を用いたア研究所のMercuryレーザー (100 J, 10 Hz) と同様であ大出力レーザーを開発することになれば、予算規模やる。現在イギリスのラザフォード・アップルトン研究所体制の違いから瞬く間に追い越されてしまうのではなが、Yb:YAGディスク４枚で10 J級出力のレーザー、いだろうか。今後世界をリードする立場を維持するた“DiPOLE (Diode Pumped Optical Laser)”を開発してめには一層のオリジナリティと国内外の強い連携が必いる。
要であると感じた。
次回ワークショップは2011年、アメリカ・リバモア■ELIプロジェクト
ま た、EU に お け る 大 型 プ ロ ジ ェ ク ト と し てELI
国立研究所主催で行われる予定である。

主な学会報告予定
2月13日（日）～ 16日（水）Advanced Solid State Photonics（トルコ・イスタンブール）
古瀬 裕章「Conceptual design for sub-100kW laser system based on total-reflection active-mirrorgeometry」
Laser Cross No.274 2011, Jan.

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