Research on tunable wavelength optical vortex source in high-power terahertz coherent transition radiation
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21K12539
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
境 武志 日本大学, 理工学部, 准教授 (20409147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清 紀弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20357312)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | テラヘルツ波光源 / 高強度コヒーレント遷移放射 / 光渦 / 電子リニアック / テラヘルツ帯コヒーレント遷移放射 / 波長可変 |
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| Outline of Research at the Start |
電子線形加速器を用いて、100MeV程度まで加速した電子ビームを金属ターゲットに当てて発生する高強度テラヘルツ帯のコヒーレント遷移放射光(CTR)において、金属ターゲットを短冊状にらせん状に配置し、各ターゲット位置を調整することで位相条件の変更を行い、波長可変な光渦の生成、且つ光渦状態の高強度テラヘルツCTR生成を目的とする。日本大学電子線利用研究施設のユーザー利用ラインでの開発をすすめ、利用実験を見据えた光学特性等から他分野への応用利用研究などを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、日本大学電子線利用研究施設におけるFELやPXR発生に用いている100 MeV電子線形加速器からのテラヘルツ帯での高強度コヒーレント遷移放射における波長可変な光渦光源のシステム開発を目標としている。可変ターゲットでの設計、検討の前に、金属薄板形状の固定ターゲットでの特性評価のため、中心部のみを螺線形状に簡易的に加工したターゲットで検討を進めた。発生波長帯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0.6～1.2 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チェンバー内に収まる直径50 mm程度としている。可変ターゲットに関しては構造が複雑になり、0から設計製作するとコストが非常にかかることから、位相方向に関しては細かく分割することはやめ、真空中でも設置、動作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。当初検討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シャッター部のブレード構造と配置から構造を参考にし、ブレードの重なり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検討していたため、トポロジカルチャージ数を上げる事で判別がし易くなる事が期待できる。可変ターゲット製作に関して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、帯域限定のためのバンドパスフィルター、次数計測のためのテラヘルツ帯域用のツルピカ集光レンズ、カメラの準備は整える事ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
発生周波数帯域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0.5～1 THzに絞って中心部のみのギャップを0.6～1.2 mmとした螺線形状に加工した簡易的ターゲットで測定を進め、さらに真空中でも設置、動作可能な汎用のメカニカルシャッターを用いた可変ターゲット構造の改良を進める。参考とするメカニカルシャッターの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2もしくは3で改良、製作とテストを進める。利用実験の可能性も視野に入れ、パワー等も測定し、他分野への応用研究など今後の研究展開に繋げるため、ビームプロファイル測定では帯域を限定させるバンドパスフィルターを使用し、テラヘルツカメラで観測を進める。次数の計測には集光後のエルミートガウス光の暗線数から判断する事を目標として、ツルピカレンズを用いた集光系とカメラを用いて測定を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
