Polarization control for crossed-undulator superradiance

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01070
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Quantum beam science
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Hama Hiroyuki 東北大学, 電子光理学研究センター, 教授 (70198795)
• 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: コヒーレント放射 / テラヘルツ光 / 電子加速器 / 交叉型アンジュレータ / 偏光操作

Outline of Final Research Achievements

The goal of this study is to establish understanding for variable polarized Terahertz (THz) radiation source. In addition to theoretical and experimental study on characteristics of polarized radiation of which is superimposed electric fields of two coherent radiations emitted from a ultra-short electron beam passing thorough the crossed undulator system, the beam dynamics under the magnetic field of the undulator system was studied. It was found out that the degree of polarization is pretty sensitive to the radiation angle, and small slippage between the radiation and the electrons that is a bit slower than the velocity of light is not negligible. Consequently a fully considered and perfected design of the guide magnetic field including the undulators is absolutely necessary for the accelerator-based variable polarized THz source to be attained.

Free Research Field

ビーム物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鏡像異性体が互いに異なる性質を持つキラリティ（chirality）は自然における対称性破れの一つであり、生命科学や創薬分野で重大な事象と認識されている。また円偏光を制御した光で分子合成時のキラリティ操作が可能であり、磁場と分子のスピン－軌道角運動量相互作用によるカイラル分子の機能発現制御などが注目されている。DNAなどの生体高分子の振動や分子間相互作用の共鳴波長域であるTHz光を用いたカイラル生体高分子の識別やその円二色性（左右円偏光に対する応答の違い）から分子機能発現を調べることや、鏡像ペアのどちらかを選択的に振動励起するなど、生体高分子に関する知見の蓄積から将来の医療革新も期待できる。