2020 Fiscal Year Annual Research Report
Polarization control for crossed-undulator superradiance
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17H01070
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
濱 広幸 東北大学, 電子光理学研究センター, 教授 (70198795)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 俊哉 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (10431496)
日出 富士雄 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60292207)
柏木 茂 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60329133)
南部 健一 東北大学, 電子光理学研究センター, 技術専門職員 (00422072)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | コヒーレント放射 / 偏光操作 / 電子加速器 / 交叉型アンジュレータ / テラヘルツ光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は超短パルス電子ビームが放つコヒーレントアンジュレータ放射（超放射）の可干渉性を利用して電子加速器ベースの偏光可変のTHz光源の開発を目指してきた。ビーム偏向面を直交させた交叉型アンジュレータシステムを用いて水平・垂直偏光の２つの超放射を発生させ、位相制御した両者の光電場重畳を行うことで強度や偏光状態を操作することが可能な光源システムを提案した。具体的には、100フェムト秒(空間長にして30μm)の短パルス電子ビームがアンジュレータ を通過して放出する2THz（波長150μm）の超放射を重畳するもので、このシステムがどのような特性を持ち、いかなる性能を持ちうるか露論的にアプローチするとともに、実際の光源プロトタイプによる基礎データの取得を進めてきた。
電子ビームはアンジュレー タ放射に対して1周期で1波長分の時間的な遅れが生じるスリッページ効果があり、これを補正しながら重畳タイミングを制御する必要性はすでに示していたが、テスト実験における20MeV程度の電子ビームは光速より0.3％程度遅いことが偏光操作を困難にすることが判明した。したがって、２つの超放射の位相を制御するフェーズシフターのビーム光学設計では、エネルギー広がりによる行路差に加えて速度分散も考慮して行った。ストークスパラメータを多粒子系シミュレーション計算から求め、どの程度の偏光度を得られるか検討した。プロトタイプとして製作した交叉型アンジュレータについて、ビーム軸から２度までの広がりで90％以上の円偏光度を得られることが分かった。一台のアンジュレータの周期数が7と少ないため軸上でのアンジュレータ放射の強度が低く、理論値に比べ出力をが低いことも分かったが、アンジュレータ磁場調整で可干渉性を増大させることが可能であることから、ユニークな高強度偏光操作型光源として十分に機能することを示すことができた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] THzアンジュレータ放射の偏光スイッチング2020
Author(s)
柏木茂, 齊藤寛峻, 寺田健人, 石附勇人, 鹿又健, 柴田晃太朗, 高橋健, 長澤育郎, 南部健一, 日出富士雄, 三浦禎雄, 武藤俊哉, 山田悠樹, 山本大喜, 濱広幸, 全炳俊, 入澤明典
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Journal Title
日本加速器学会第17回年会プロシーディングス
Volume: -
Pages: 120-123
Open Access
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[Journal Article] Demonstration of variable polarized coherent terahertz source2020
Author(s)
Shigeru Kashiwagi, Hirotoshi Saito, Fujio Hinode, Yuto Ishizuki, Ken Kanomata, Sadao Miura, Nozomu Morita, Toshiya Muto, Ikurou Nagasawa, Ken-ichi Nanbu, Koutaro Shibata, Ken Takahashi, Kento Terada, Hiroki Yamada, Hiroyuki Hama, Heishun Zen, Akinori Irizawa
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Journal Title
Infrared Physics & Technology
Volume: 106
Pages: 103274 1-4
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] THzアンジュレータ放射の偏光スイッチング2020
Author(s)
柏木茂, 齊藤寛峻, 寺田健人, 石附勇人, 鹿又健, 柴田晃太朗, 高橋健, 長澤育郎, 南部健一, 日出富士雄, 三浦禎雄, 武藤俊哉, 山田悠樹, 山本大喜, 濱広幸, 全炳俊, 入澤明典
Organizer
第17回日本加速器学会年会
