広波長域自由電子レーザーによる高輝度短パルス赤外光源の開発

利用宽波长自由电子激光器开发高亮度短脉冲红外光源

• 批准号: 07680531
• 负责人: 奥田 修一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07680531/
• 关键词: 自由電子レーザー; 電子ビーム; 赤外光源; 光共振器; レーザー発振

本研究は、産業科学研究所のLバンド電子ライナックの高輝度な電子ビームを利用し、既存の他のレーザーの開発が特に困難な赤外の広い波長域(10〜60μm)において高輝度短パルスの自由電子レーザー(FEL)光源の基礎を確立する目的で行われた。その結果次のような成果が得られた。(1)波長10μmでの発振に必要なエネルギーの電子ビームを得るために、FETで増幅する電子銃パルサーを開発した。その結果、バーストモードでの入射が可能になった。(2)長い波長では、光共振器の内部でFELが回折して失われる。この損失を押さえるために、既存の光共振器および光輸送系を大きさに余裕を持たせるように改良した。(3)10〜60μmの波長域に対応する光学系を準備した。(4)波長30〜40μmにおいて、比較的速い応答特性を持った光検出器を用いてFELの精度良い計測を行った。最大のピーク出力は8.3MWと世界的にも最大級であることが明らかになった。またFELの利得および光共振器内での光の損失を測定した。(5)本実験で得られた増幅率および光共振器の損失をシミュレーションの結果と比較し、非常に良い一致を得た。本研究の結果、発振波長10〜60μmの広い波長域でFELが得られる高輝度パルス赤外光源の基礎が確立した。波長範囲はさらに150μmにまで広げることが可能である。このような広い波長域を満足するFEL装置は例がない。FELには、波長可変、ピコ秒短パルス、高ピーク出力、電子ビームとの同期等の特徴があり、今後この光源を利用した新しい基礎研究を推進する。

This study aims to establish the basis of the high-luminance short-range free electron emission (FEL) light source in the wavelength range (10 ~ 60μm) by utilizing the existing high-luminance electron emission system of the Institute of Industrial Science and Technology. The results of the second round were obtained. (1)The wavelength of 10μm is necessary for the development of electron emission, and the amplitude of FET is increased. The result is that the incident is likely to occur. (2)Long wavelength, optical resonator internal FEL reflection, loss. The loss of the existing optical resonator and optical transport system has been greatly improved. (3)10 The optical system is prepared for the wavelength domain of ~ 60μm. (4)Wavelength 30 ~ 40μm, fast response characteristics of comparison, optical detector application, FEL precision measurement The maximum output is 8.3MW. The maximum output in the world is 8MW. FEL gain and optical loss measurement in optical resonators (5)The results of this study show that the amplitude increase and the loss of optical resonator are very consistent. The results of this study establish the basis for obtaining high luminance FEL in the wavelength range of 10 ~ 60μm. The wavelength range is 150μm. FEL devices are available in the wavelength domain. FEL features such as wavelength variability, high power, and synchronization, and advances in basic research on the use of such light sources.