佐野 雄二
ユビキタス・パワーレーザーによる
安全・安心・長寿社会の実現
プログラム・マネージャー
佐野 雄二 Yuji Sano
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1977年 東京工業大学大学院 理工学研究科原子核工学専攻修士課程修了
1977年 株式会社東芝 入社
2006年~同 電力・社会システム技術 開発センター 技監
2014年~ImPACT プログラム・マネージャー
((株)東芝よりJSTへ出向、エフォート100% )
【プロフィール】
20年間レーザーの応用に関する技術開発を担当し、レーザーピーニング技術の開発・実用化を推進。2008年から2014年まで文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」プログラムオフィサーを兼務。文部科学大臣表彰(平成20年度)など多数受賞。博士(工学)。

What's New
2016/11/25[公募](受付中)
超小型高出力パルスレーザーの試用希望を募集しています。
詳細はこちら

研究開発プログラムの概要

X線とレーザーの特徴を併せ持つ「X線自由電子レーザー」(XFEL)は、材料を原子レベルで解析できる“夢の光”。しかし、km級の大型加速器が必要で、それを実現した最新実験施設(SACLA)は現在、国内に1台のみ。誰もが簡単に使えるものではない。そこで本プログラムでは、レーザー・プラズマ・加速器の技術を融合したレーザープラズマ加速により、XFEL装置を超小型化する。これによりXFEL装置がいつでもどこでも使えるようになれば、産業や医療現場など幅広い分野で利活用が広がり、安全・安心で長寿を全うできる社会が実現できる。

非連続イノベーション

  • XFELは巨大(kmオーダー)という既成概念から、レーザー加速による超小型化(10m)へ発想を転換
  • XFELの超小型化には電子加速器とアンジュレーター(磁石列)の桁違いの小型化が必須
  • レーザー加速は原理確認の段階。「電子数(電荷)の増大」「エネルギースペクトルの単色化」「加速エネルギーの増大」を同時に達成し、再現性の高い「安定な電子ビーム」のアンジュレーター入射が必要
  • 低エネルギー電子加速によるXFEL発振・産業応用は日本独自。欧米は大出力レーザーによる粒子加速を志向
  • 日本独自のスキーム(電子発生、制御、加速)による安定な電子加速と、モノリシック磁石によるアンジュレーターの開発で物量と調整作業の削減を図る(従来は1万個の磁石をミクロンオーダーで調整)
  • パワーレーザーの超小型化は、日本独自のマイクロチップレーザー技術、レーザー媒質技術、結晶方位制御技術、接合技術、冷却技術により達成
  • 革新的な接合技術により、レーザー媒質とヒートシンクの多層化を達成し、単体で複数段の機能を実現。熱抵抗・反射ロスを低減し、レーザー媒質の結晶方位制御により熱複屈折を低減
  • ファイバーレーザーとディスクレーザーを超える性能を達成し、新市場を創出

PMの挑戦と実現した場合のインパクト

  • 国家基幹技術として建設され、世界に2基しかない XFELの機能活用により、研究開発および製品開発のサイクルを大幅に短縮
  • 原子レベルの計測による産業の革新、さらには時間や場所を選ばないユビキタスな設備診断、補修、生体撮像や粒子線治療などが進展
  • パワーレーザーを日本に復活し、産業を振興

成功へのシナリオと達成目標

具体的達成目標の実現に向けた戦略・シナリオ

  • 日本の強みである産官学のネットワークを最大限に活用。「レーザー」「プラズマ」「加速器」技術を結集する拠点(プラットホーム)を構築。技術・装置・人財を集約して効果的な開発を推進。(欧米は単独の機関が独立にレーザー加速の研究開発を実施)
  • 低出力レーザーによる低エネルギー加速に特化し、安定性の高い電子ビームを実現。モジュール多段化により1GeVの電子加速を10m以下で実現。(欧米は高出力レーザーによる高エネルギー物理を志向)
  • 日本が強みをもつ磁石およびアンジュレーター技術を発展させ、従来(200m)の1/10以下の大きさのアンジュレーター(< 10m)を開発。レーザー加速電子ビームとの組合せにより、X線ビームを発生
  • 分子科学研究所などの独自技術(マイクロチップ、レーザー媒質、結晶方位制御、接合、冷却など)を活用し、パワーレーザーの超小型化を達成。ソリューションを提供し、産業応用を開拓
  • 拠点(プラットホーム)でのSPring-8およびSACLAユーザーによる実用性評価
  • 公募により多様なユーザーの参画を得て応用を開拓。ユーザーニーズをレーザー開発、製品化に反映

達成目標

  • レーザーによる超小型電子加速器の実現(加速エネルギー:> 1GeV、全長:< 10m)
  • レーザー加速と超小型アンジュレーター(全長:< 10m)の組合せによるX線ビーム(1keV)の発生
  • 拠点(プラットホーム)における組合せ試験の完了と、超小型XFEL実現に必要な要素技術の実証
  • 超小型のハンドヘルドレーザー(パルスエネルギー20mJ、繰返し100Hz)およびテーブルトップレーザー(パルスエネルギー1J、300Hz)の開発とその製品化
  • ユーザーによるレーザー加速電子およびX線ビームの実用性評価の開始
  • 超小型パワーレーザー用いた応用システムの開発と、その実用性評価

PMが作り込んだ研究開発プログラムの全体構成

PMのキャスティングによる実施体制


佐野 雄二PMの実施体制の詳細は公式HPをご覧ください。    公式HPへのリンク

プログラム資料