レーザープラズマ加速を用いたフェムト秒時間分解測定に関する研究

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フェムト秒電子バンチのバンチ長をシングルショットで計測する手段として、電気光学(Electro-Optic)効果を用いた手法が近年注目を集めている。この手法は、これまで我々が進めてきたコヒーレント遷移放射のスペクトル解析によるバンチ長計測の手法と比較して、高時間分解能でかつシングルショット計測が可能であるという利点を持つ。そこで、レーザープラズマ加速でのフェムト秒電子バンチのバンチ長計測として、電気光学効果を用いたバンチ長計測手法の開発を進めた。但し、この手法でもレーザープラズマ加速から生成する数十フェムト秒の電子バンチを計測するために十分な時間分解能は世界でも未だ達成されていない(現在報告されている時間分解能は最高で半値全幅100フェムト秒である)。そこで、100フェムト秒以下の高時間分解能を達成するべく、白色光の生成実験や光学素子の光学特性の測定などの基礎実験を行うとともに、数値解析によって白色光によって数十フェムト秒の時間分解能が可能になることを示した。更に従来のRF線形加速器を用いて、電気光学効果によるバンチ長計測実験(スペクトラル・デコーディング手法)を行い、数ピコ秒の時間分解能で電子バンチのバンチ長を計測することを実験で確認することが出来た。今後は基礎実験として開発を進めていた白色光をプローブ光として用いることで、最高30フェムト秒の時間分解能でレーザープラズマ電子加速の電子バンチを計測することが可能である。これにより、フェムト秒電子バンチの時間分解測定への応用が近い将来に実現可能となったと考えられる。