In this work we report the successful implementation of plasma mirror (PM) technology on an LFEX laser facility at the Institute of Laser Engineering, Osaka University. The LFEX laser pulse was successfully refocused at the target chamber center (TCC) by means of a spherical plasma mirror, resulting in 5 × 1018 W cm−2 laser intensity, with 45% reflectivity at a laser flux of about 90 J cm−2 on the PM. Experimental results show stable focusing and pointing of the LFEX pulse after PM refocusing. The contrast improvement was demonstrated by both cooler fast electron slope temperature distribution as well as by the ability to shoot sub-µm plastic foils obtaining proton beams with maximum energy exceeding 20 MeV. Experimental results are qualitatively reproduced by 2D particle in cell simulations.
本論文では、大阪大学レーザー科学研究所のLFEXレーザー施設において、プラズマミラー（PM）技術の実装に成功したことを報告する。LFEXレーザーパルスは、球面プラズマミラーを用いてターゲットチェンバー中心（TCC）に再集光され、PM上でのレーザーフルエンス約90 J cm⁻²において反射率45%を達成し、5×10¹⁸ W cm⁻²のレーザー強度を得た。実験結果は、PM再集光後のLFEXパルスの安定した集光性とポインティングを示している。コントラスト改善は、より低温の高速電子温度分布と、サブµm厚のプラスチックフォイルへの照射により最大エネルギー20 MeVを超える陽子ビームの生成能力の両方によって実証された。実験結果は、2次元粒子セルシミュレーションによって定性的に再現された。