新奇物質制御にむけた高強度高純度ベクトルビームの開発

开发用于控制新型材料的高强度、高纯度矢量光束

• 批准号: 22K18718
• 负责人: 本田 洋介
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18718/
• 关键词: テラヘルツ; 共振器; 回折放射; 電子加速器; 電子ビーム

本研究では、加速器のマルチバンチ電子ビームで発生するテラヘルツ領域の回折放射を外部光共振器に蓄積し、高ピーク強度で高純度のベクトルビームを実現する手法を開発する。外部光共振器への蓄積技術は、例えば単一周波数レーザーや、モードロックパルスレーザー光の場合には、技術的に確立している。ただし、これらの事例はキャリアの周波数に対して比較的狭い帯域の光成分を扱うものである。一方で、本研究の回折放射テラヘルツ光は、キャリア周波数にたいして50%から100%の周波数成分を含む広帯域の光である。この広帯域の光を外部共振器に蓄積するには、周波数帯域の全域にわたって共鳴条件が一致するような特殊な共振器設計を考える必要がある。従来の狭帯域光の考え方だけに基づいた設計では、その周波数成分の一部だけしか蓄積できず、強度が得られないうえ、パルスのサイクル数などの特徴が保持されない。広帯域蓄積に必要な条件を定式化し、いくつかのレイアウトの共振器を検討したうえで、今回の回折放射テラヘルツ光の実験に適した折り返し共焦点型の構成を選択した。計画ではKEKの超伝導加速器の試験施設であるcERL加速器で試験を行う予定であったが、cERLは運転期間が限られているため、他の研究施設で予備実験を行う機会を検討し、京都大学FELのテラヘルツ光源加速器を視察した。この施設は常伝導加速器であるため、本研究が最終的に目指す、連続運転ビームで多バンチの蓄積には向かないが、最初の予備実験を行うには適していると考えられる。実験のセットアップを確定し、cERLおよび京大FELでの実験を想定して特注の共振器ミラーの仕様を確定し、発注した。

In this study, we developed a method to realize the generation of high intensity and high purity electron emission in the accelerator by using an external optical resonator. The accumulation technology of external optical resonator is well established in the case of single cycle wave number and light. The number of cycles in a narrow band of light components in a narrow band of light components In this study, the reflection radiation spectrum of the light spectrum is divided into 50% and 100% of the frequency spectrum components. The resonance conditions in the frequency band and the whole frequency band are consistent. The characteristics of the frequency components of the incoming narrow-band light are preserved, and some of the characteristics of the frequency components are accumulated, and the intensity is obtained. The necessary conditions for domain accumulation are formulated, and the structure of the resonator is selected. The test facility of KEK Superconductor Accelerator is planned to be set up, and the operation period of CERL Accelerator is limited. The opportunity for other research facilities to be prepared is discussed. The light source accelerator of Kyoto University is inspected. This research is aimed at the final goal of the research, the accumulation of multiple components, and the initial preparation for the implementation of the research. To determine the characteristics of the resonator, cERL and Keida FEL are considered.

项目成果

Stimulated excitation of an optical cavity by a multibunch electron beam via coherent diffraction radiation process

通过相干衍射辐射过程通过多束电子束受激激发光学腔

• DOI: 10.1103/physrevlett.121.184801
• 发表时间: 2018
• 期刊: Phys. Rev. Lett.
• 作者: Y.Honda;M.Shimada;A.Aryshev;R.Kato;T.Miyajima;T.Obina;R.Takai;T.Uchiyama;N.Yamamoto
• 通讯作者: N.Yamamoto