Research on tunable wavelength optical vortex source in high-power terahertz coherent transition radiation

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本研究は、自由電子レーザー（FEL）発振やパラメトリックX線放射（PXR）発生に用いている100 MeV電子線形加速器で加速された短バンチ化された非常に質の良い電子ビームを薄い金属薄ターゲットに当てて発生させるテラヘルツ帯域の遷移放射を応用したテラヘルツ帯遷移放射の光渦の生成を目的としている。目標として厚さ方向を変更可能な短冊状の金属ターゲットを用いて、らせん状に配置する方法で光渦の実現を検討している。可変ターゲットの前に固定ターゲットでの特性評価のため、金属薄板において中心部のみを簡易的に加工することで、発生波長を現状の遷移放射発生系での測定結果で最も強度の出ていることが分かった0.5～1 THzに絞り、螺線形状のギャップを0.6 mm～1.2 mmとし、製作検討を進めた。ターゲット固定部は現状の導入部の上部に簡易的に取付け可能な構造としている。螺線形状の可変機構に関しては、0から設計製作するとコストが非常にかかることから、真空中でも使用可能な汎用のメカニカルシャッターを改良して検討を進めた。当初予定していた可変構造ではトポロジカルチャージが1の場合であったが、メカニカルシャッターの構造を参考にし、シャッター部のブレードの構造と配置からトポロジカルチャージが2または3で再検討を行う事とした。ただしビームプロファイルをテラヘルツカメラ、次数の計測を集光後のエルミートガウス光の暗線数から求める方法を予定しているため、トポロジカルチャージ数を上げた事で測定判別がし易くなると予想している。ターゲット製作に関しては進捗が遅れている状況ではあるが、施設のユーザー利用実験などのマシンタイムも利用し、各測定のためのバンドパスフィルター、テラヘルツ帯域用のレンズ、カメラの準備は整える事ができた。