Demonstration of a sub-terahertz band gyrotron that radiates Gaussian beams in a wide frequency range

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05725
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Plasma science
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: Tatematsu Yoshinori 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (50261756)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: マルチ周波数ジャイロトロン / 広周波数発振 / 2次高調波発振 / サブテラヘルツ / ガウスビーム出力

Outline of Final Research Achievements

A second harmonic multi-frequency Gaussian beam output gyrotron has been developed. Nine second harmonic modes that can be converted into a Gaussian beam with the same mode converter were selected. An oscillation test was performed and it was demonstrated that a Gaussian beam can be output in eight modes out of the nine and one more. Single mode oscillations of the second harmonics were obtained at four frequencies. In addition, ten fundamental wave modes were observed with the same gyrotron, and it was proved that the frequency could be continuously changed in five frequency bands.

Free Research Field

プラズマ理工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

広周波数帯でガウスビーム出力するジャイロトロンが実現可能であることを示した。これにより、周波数のファインチューニングが可能になるのと同時に、いろいろな試料に対して適用が可能になるため、分光分野をはじめとして、多くの分野での周波数依存を調べる学術研究にジャイロトロンを応用できるようになった。また、一般的に電磁波を用いた研究において、空間分解能は波の波長程度であるので、波長を小さくする、すなわち周波数を大きくすることで、空間分解能を改善できる。このため、サブテラヘルツ帯２次高調波発振の高周波数ジャイロトロン応用は、広い分野の学術研究の進展につながる。