ILE

INSTITUTE OF LASER ENGINEERING, OSAKA UNIVERSITY

SAKA

U

VNI

ERS

ITY

フランス
連携オフィス
エコール
ポリテクニーク

ドイツ
連携オフィスヘルムホルツ研究機構
ドレスデン

RING,O

大阪大学レーザー科学研究所

GIN

EE

ルーマニア
連携オフィスEN

ホリア・フルベイ
国立物理学・原子力工学研究所（極限光科学研究機構−核物理）

F L

ASER

アメリカ合衆国
連携オフィス

ASEAN
連携オフィス

INSTITU

TE O

カリフォルニア州
ローレンスリバモア国立研究所

ベトナム科学技術アカデミー
物理学研究所

大阪大学 学術交流協定機関 （2018 年現在）

University of Alberta（ALTECH Project）（Faculty of Engineering）
アルバータ大学［ALTECH 計画］［工学部］

National Research Council Canada

Institute of Applied Physics and Computational Mathematics

応用物理・計算数学研究所

Nanjing University

Academy of Sciences of Russian Federation（General Physics Institute）
ロシア連邦科学アカデミー［General Physics Institute］

南京大学（Laboratory for Laser Energetics, College of Engineering & Applied Science, Institute of Optics）
ロチェスター大学 ［工学・応用科学部／レーザーエネルギー研究所／光学研究所］

Russian Academy of Sciences

高出力レーザー物理国立研究所

University of Illinois（Fusion Studies Laboratory）

National Research Nuclear University MEPhI（Moscow Engineering Physics Institute）

カナダ国立研究所

University of Rochester

ロシア科学アカデミー

イリノイ大学［核融合研究所］

国家研究原子力大学［モスクワ工科物理研究所］

Lawrence Livermore National Laboratory

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e.V.（HZDR）

ローレンスリバモア国立研究所

ヘルムホルツ研究機構ドレスデン

Rice University

Max-Planck-Institut für Quantenoptik

ライス大学

マックスプランク量子光学研究所

University of Central Florida（Center for Research and Education in Optics and Lasers）

Université Paris-Saclay

パリ・サクレ大学

中央フロリダ大学［電子光学レーザー研究センター］

Ecole Polytechnique

エコール・ポリテクニーク

University of Bordeaux 1（Centre Lasers Intenses et Applications）
ボルドー第１大学［高強度レーザーと応用研究センター］

Horia Hulubei National Institute for R&D in Physics and Nuclear Engineering（Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics）
ホリア・フルベイ国立物理学・原子力工学研究所［極限光科学研究開発機構 ‐ 核物理］

Università degli Studi di Roma “La Sapienza”（Dipartimento di Scienze di Base e Applicate per lʼIngegneria）
ローマ・ラ・サピエンツァ大学［基礎科学・工学応用学部］

共同利用・共同研究拠点

大阪大学レーザー科学研究所〒 565-0871

大阪府吹田市山田丘 2-6

University of Polytechnic Madrid（Escuela Tecnica Superior de Ingenieros Aeronauticos Espacio）

http://www.ile.osaka-u.ac.jp/kouhou@ile.osaka-u.ac.jp

マドリッド工科大学［航空宇宙工学研究所］

Institute for Plasma Research
プラズマ研究所

National Laboratory on High Power Laser and Physics

Shanghai Jiao Tong University（Laboratory for Laser Plasmas）
上海交通大学［レーザープラズマ研究所］
Southwest Institute of Nuclear Physics and Chemistry

西南原子核物理化学研究所

Institute of Physics, Vietnam Academy of Science and Technology
ベトナム科学技術アカデミー物理学研究所

National Central University（Department of Physics）

国立中央大学［物理学科］

Dankook University（Medical Laser Research Center）
檀国大学校［医用レーザー研究センター］
Laser Science Research Center,
Korea Advanced Institute of Science and Technology

韓国科学院レーザー科学研究センター

Institute for Basic Science（Center for Relativistic Laser Science）
基礎科学研究所［相対論レーザー科学センター］

Center for Advanced Meta-Materials

先端メタマテリアルセンター

Pohang Institute of Science and Technology（Pohang Accelerator Laboratory）
浦項科学技術大学校［浦項加速器研究所］

Gwangju Institute of Science and Technology（Center for Electronic Materials Research）
光州科学技術院 ［電子材料研究センター］

Korea Photonics Technology Institute（KOPTI）
韓国光技術院

INSTITUTE OF LASER ENGINEERING, OSAKA UNIVERSITY

共同利用・共同研究の設備◀ 日本一の高出力レーザー装置 激光Ⅻ号
激光Ⅻ号レーザーは、国内一の高出力を実現する世界有数の大型レ ー ザ ー で す。 発振器か ら 270m の距離を

◀ 世界最高出力の超高強度レーザー装置 LFEXを集光できます。100 ピコ秒から 10 ナノ秒のパルスの光を自由な形で制御できる 12 本のビームからなっています。これによりレーザー核融合研究、宇宙物理学、超高圧物理学や新しいレーザープロセスなど、学術からLFEX（Laser for Fast Ignition Experiments）は、レーザー光の色と時間波形の長さを、システムの中で伸縮操るチャープパルス増幅という方法で実現した世界最高出力のピコ秒パルス超高強度レーザーです。2009 年よりレーザー核融合の研究に利用が開始され精度よく伝播・制御し、0.01mm 以下の精度でレーザーました。2014 年には 4 ライン全ビームでの運用を開始し、レーザー核融合だけでなく、宇宙物理学や粒子ビーム加速など学術と産業に役立つ研究に利用されています。

産業に役立つ実験を可能にしています。

◀ 核融合で発生する中性子のスペクトルをみる複眼◀ 未来のシステム（JEPoCH）を目指した		 パワーレーザー開発プラットフォーム

平均出力数 100kW を超え る高繰り返し パ ワ ー
レーザーシステム（JEPoCH : Japan Establishment
for a Power-laser Community Harvest）は、高出力ビームライン、超高強度ビームライン、レーザー量子ビームラインを有しており、学術の創成とイノベーション創出を目的とした装置です。これをJEPoCH実現するため産学連携でパワーレーザーを開発しています。

MANDALA◀ Ｘ線レーザーと同時に照射できる核融合反応や宇宙の極限状態を模擬するためにレーザーで実現できる極限状態の 1 つは、100 万気圧を超える超高圧状態です。レーザーで瞬間的に超高圧状態を作り出し、地上に存在していない新しい物質を創り出そうとしています。その瞬間をＸ線レーザー（理化学研究所 SACLA）で観測しています。

100m 以上の大型レーザー装置から発生する高出力のレーザー光を 1cm 以下の小さなターゲット（試料）に集光照射すると、太陽や惑星さらに超新星爆発で起こるような極限状態を地上で実現できます。試料は数ミクロン以下の精度でナノテクノロジーなど最先端技術を結集して作製したものです。写真はレーザー核融合用に独自に開発した金属コーン付き核融合用シェルターゲットです。

HERMES レーザー装置

重水素や三重水素による核融合反応で発生する中性子を測定することで、超高密度プラズマ中での核融合反応の様子を観測できます。中性子をシンチレーターと呼ばれる材料で光に変換し、光を電気信号に変えることで計測します。この中性子を見る眼を多数集めて複眼にすることで、精度良い計測が可能になります。MANDALA（Multiple Arrayed Neutron Detector atLarge Area）は 960もの眼を備えており、数％の精度で中性子のスペクトルを計測し、核融合反応が起こっているプラズマの温度を測定できます。

大型レーザーを集光するターゲット（試料）大型レーザーで極限状態を創り出す

実験チェンバーエリア

光学素子面を超高精度で検査できる 大型レーザー干渉計
大型レーザーシステムの性能を十分引き出すカギの 1 つが、大型のミラーやレンズなどの光学素子を精度よく検査することです。レーザー科学研究所では、半導体工場並みのクリーンルーム（クラス 100）内に設置された大型レーザー干渉計を使って、システムで使われる直径 600mm までの光学素子全てを数 10nm という高い精度で検査しています。

日本で最大出力の激光Ⅻ号レーザーの 12 本のレーザー光と世界最高出力の超高強度レーザー LFEX の 4 本のレーザー光が、半径１ｍ程度の真空チェンバー中心に設置された mm程度の小さなターゲット（試料）に高精度で集光します。これによって mm 以下のサイズで、太陽や超新星爆発で起こるような極限状態を瞬間的に創り出すことができます。

◀ 新しい材料探査・開発に役立つ		 真空紫外分光超高速カメラ

理論シュミレーション用高性能計算機
実験では観察できない極めて小さな空間や短時間の現象を再現し た り、 人工知能（AI）を利用し た新しいデータ解析やコンピュータグラフィックスによって可視化することができます。

◀ プラズマフォトニックデバイス
開発プラットフォーム◀ 波長 0.1mm から 1mm の光で物質の性質を調べる

レーザーでできるプラズマを新たな極限的な デ バ イ ス材料と し て開発し て い ま す。
その 1 つが粒子を加速するプラズマのデバイスです。レーザーで起こすプラズマの波濤（レーザー航跡場）で高エネルギーの粒子ビームを実現できます。いま、医療から産業応用に使われている固体の加速器を 100 分の 1 以下にできる未来の加速器をフェムト秒レーザーを使って波長 0.1mm から 1mm（0.3THz ～ 3THz）の光（テラヘルツ波）を発生させ、物質との相互作用を調べるテラヘルツ時間領域分光シ
ステムで、物質の様々な性質を調べることができます。
例えば半導体の中での信号の伝わり具合（キャリア応答）、分子間ならびに分子の動き（振動・回転モード）、さらに物質中の原子の波（フォノン）や磁石の源となる電子の歳差運動、磁性を表す波（マグノン）等を調べることに役立ちます。

探究しています。		 テラヘルツ時間領域分光システム◀ ファイバーレーザーを使ったコンパクトな		 テラヘルツ材料分析装置

有機非線形光学結晶にファイバーを使って発振させたフェムト秒パルスレーザー（波長 1.56µm）を照射することによって、幅広い帯域（0.1THz ～7THz）のテラヘルツ波を発生させることができます。 こ れ を使っ て簡単に半導体や誘電体な ど の電子材料から、バイオや有機材料まで様々な試料の分光分析ができます。

超微細な構造を必要とする先進的な半導体や集積回路を実現す る上で、より細かいパターンを描ける真空中でしか伝播できないような波長の短い紫外光（真空紫外光）は必要不可欠な光です。また効率的に化学結合を切るなど新素材、新物質を開発する上でも重要です。このような真空紫外の光の時間変化を超高速で計測できる真空紫外分光ストリークカメラを他大学・企業との共同により開発しました。