Fast ignition is a new scheme in laser fusion, in which higher energy gain with a smaller laser pulse energy is expected. A cone target has been introduced for realizing higher coupling efficiency. At ILE, Osaka University, a laser with four beams and a total output of 10 kJ ps−1, laser for fast ignition experiment (LFEX), has been constructed and we have carried out an integrated experiment with one beam of the LFEX. Through experiments it was found that the coupling efficiency is degraded when the laser pre-pulse is not sufficiently small. Namely, the main pulse is absorbed in the long-scale pre-plasma produced by the pre-pulse and the hot electron energy is higher than that for a clean pulse. Furthermore, the distance between the hot electron source and the core plasma is large. Hence, we are exploring how to overcome the pre-pulse effects on the cone target.In this paper it is proposed that a thin foil covers the laser entrance of the cone to mitigate the pre-plasma and a double cone reduces the loss of high-energy electrons from the side wall of the cone. The simulations indicate that a higher coupling efficiency is expected for the double cone target with a thin foil at the laser entrance. Namely, the pre-pulse will be absorbed by the foil and the electromagnetic fields generated on the surface of the inner cone will confine high-energy electrons.
高速点火はレーザー核融合における新しい方式であり、より小さなレーザーパルスエネルギーでより高いエネルギー利得が期待される。より高い結合効率を実現するために、コーンターゲットが導入されてきた。大阪大学のILEでは、4ビームで総出力10 kJ ps⁻¹の高速点火実験用レーザー（LFEX）が建設され、我々はLFEXの1ビームを用いた統合実験を実施してきた。実験を通じて、レーザーのプレパルスが十分に小さくない場合、結合効率が低下することが明らかになった。すなわち、メインパルスがプレパルスによって生成された長スケールのプレプラズマに吸収され、高速電子のエネルギーがクリーンパルスの場合よりも高くなる。さらに、高速電子源とコアプラズマとの距離が大きくなる。そこで我々は、コーンターゲットに対するプレパルスの影響を克服する方法を探求している。本論文では、プレプラズマを緩和するためにコーンのレーザー入射口を薄いフォイルで覆い、コーンの側壁からの高エネルギー電子の損失を低減するためにダブルコーンを用いることを提案する。シミュレーションにより、レーザー入射口に薄いフォイルを備えたダブルコーンターゲットでは、より高い結合効率が期待されることが示される。すなわち、プレパルスはフォイルに吸収され、内側コーンの表面に生成された電磁場が高エネルギー電子を閉じ込める。