高輝度電子ビームによる赤外自由電子レーザーの開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04680230
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 奥田 修一 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (00142175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高椋 節夫 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (50029849) ; 岡田 東一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40028999) ; 山本 幸佳 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (30029243) ; 大熊 重三 大阪大学, 産業科学研究所, 講師 (60029858) ; 譽田 義英 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (40209333)
• Keywords: 自由電子レーザー / 赤外レーザー / 電子ライナック / 高輝度電子ビーム / 自発放射光

Research Abstract

産研ライナックの高輝度電子ビームを用いて赤外自由電子レーザー(FEL)の実験を行った結果、次のような成果が得られた。
1.増幅型FEL
高輝度単バンチビームによる波長20,40μmの自発放射光自己増幅型FELが現在得られている。このFELの発生系は単純な構成なので光の増幅過程を調べるのに適している。入射電子の単バンチあたりの電荷量を細かく変えて放射光を観測し、インコヒーレントな自発放射光から増幅が始まる過程についての知見を得ることができた。またキロワット級のピーク光出力を得るために光共振器配置による2回増幅を試みた。これに必要となる、時間間隔が可変で高輝度な2バンチビームを発生させることに成功した。このビームによる新しい型のFELの開発が期待される。
2.発振型FEL
第一段階の発振実験は、エネルギー17MeVのマルチバンチビームにより、共振波長40μmで行っている。電子銃の改善により、低エミッタンスビームを発生させて特性を測定した。さらに光学系の整備によって光共振器の精度を改善した。この結果、発振実験の条件を向上させることができた。
3.光源の確立
現在得られている、赤外FELのパルス幅は約20psと推定される。赤外検出器の感度を黒体輻射光源で測定し、この短パルス光に対する応答特性を調べ、入射光強度と信号強度との比例性を確認した。また加速器室から室外への赤外光の輸送系を最適化して、光源として利用する環境を整備した。

Research Products

• [Publications] S.Okuda: "Status of the Experiments for an Infrared Free-Electron Laser Oscillator at ISIR" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 331. 73-75 (1993)
• [Publications] S.Okuda: "Self-Amplified Spontaneous Emission at Wavelengths of 20 and 40μm from Single-Bunch Electron Beams" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 331. 76-78 (1993)
• [Publications] S.Okuda: "Amplification of Spontaneous Emission with Two High-Brightness Electron Bunches of the ISIR Linac" Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. (in press).