2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of High Intensity Laser-Electron Photon beam for high precision hadron physics
| Project/Area Number |
17H02892
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
中野 貴志 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (80212091)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 肇 東北大学, 電子光理学研究センター, 名誉教授 (20178982)
村松 憲仁 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (40397766)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | レーザー電子光 / ハドロン物理学 / パルスレーザー / レーザー同期 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
レーザー電子光ビームの高輝度化のためには、従来は、もっぱら入射レーザーの総出力の増強という
方法が取られて来たが、熱負荷による光学系の歪みによる効率低下の問題があり、さらに高価な大強度レーザーを複数台用意する必要から生じる費用面の問題があった。
本研究では、蓄積電子ビーム軌道にやみくもにレーザー光を打ち込むのではなく、電子ビームバンチが
逆コンプトン散乱領域（レーザービーム径が最小になる領域）に入ってくるタイミングを見計らって、レーザーを照射する。これによりレーザーの空打ちが減り逆コンプトン散乱が起こる頻度が増すので、レーザーの出力を抑えつつレーザー電子光ビーム強度を格段に増加させることができる。
2018年度から2019年度にかけて、レーザー出力の増強に取り組んだ。我々が用いるレーザー発振器では、タイミング制御された光増幅を実現するためレーザ媒質に対して外部より励起を行い反転分布
を形成する。定常的に外部パルスが入射されている場合、増幅過程による放出と励起が釣り合うが、入射パルスが途切れると、放出過程がなくなり反転分布密度が過剰に高くなり非常に高い利得を持つ。この状況で、パルスが入ってくると高い利得によって光学部品のダメージ閾値以上に増幅されて装置を損傷させる。本研究では、パルスが途切れたことを検出して反転分布密度が高くならないように制御を行うレーザー同期システムを開発した。これにより、増幅度を抑制することなく高い出力でレーザー発振器を運用することが可能}となった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
蓄積電子ビームのRF信号から同期の起点となるタイミング信号を取り出す回路系と増幅度を抑制することなく高い出力でレーザー発振器を運用するレーザー同期システムが開発されたことにより、従来の非同期レーザーの複数台使用によるレーザー電子光ビーム強度が一台の同期レーザーシステムで生成可能になった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
レーザープロファイルの変更によりより高いレーザー電子光ビーム強度が達成できないか調べる。また、不規則なビームバンチの蓄積電子リングの運転モードに対応するため、複雑な同期タイミングパターンでのレーザー出力とレーザープロファイルの変化を測定する。将来の3 GeVレーザー電子光ビーム生成のためにより短い波長のレーザーを用いたテストを実施する。
|
