2022 Fiscal Year Annual Research Report
Shortening the free electron laser pulse by controlling the slippage effect
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18H03691
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田中 隆次 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, グループディレクター (30321780)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
貴田 祐一郎 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 光源基盤部門, 研究員 (70553486)
田中 義人 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (80260222)
橋本 智 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 准教授 (80285337)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 自由電子レーザー / 短パルスレーザー / 時間同期 / 蓄積リング / テーパーアンジュレータ / 放射光理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、自由電子レーザー(FEL)のパルス長を、理論極限である単一サイクルに圧縮する新たな発振原理の実証を目的とする。2020年度までに各種機器整備が完了した後、2021年度に本格的な実証実験を開始し、シード光（800nm）の2倍波（400nm）でのコヒーレント光の発生を確認すると共に、スリッページによるパルス伸長効果(ラディエータの周期数に応じてバンド幅が変化)を確認した。2022年度は、本研究課題の最終目標である、スリッページの抑制原理を実証すべく実験を継続し、以下の成果が得られた。
(i)モジュレータ・ラディエータに5mmのテーパを適用した状態でコヒーレント光のスペクトルを計測した。この結果、バンド幅が4倍程度広がっていることが確認された。これは、モジュレータによって生成されたチャープマイクロバンチが、磁場勾配が最適化されたラディエータを通過することにより、短パルス化されたコヒーレント光が生成されていることを示唆する。
(ii)生成されたコヒーレント光のパルス幅を、相互相関法によって評価した。シード光とコヒーレント光の非線形効果によって3倍波（266nm）を生成し、その強度を両者の遅延時間の関数として計測することでパルス幅を評価した。この結果、コヒーレント光のパルス幅が100fs程度であり、加速器真空から光を取り出すためのビューポート窓の分散の影響を考慮した計算に基づく予測値と大きな矛盾が無いことが確認された。
(iii)シードレーザーのパルス幅や集光サイズ、テーパー勾配など、全ての実験条件を考慮した数値計算を行い、(i)のスペクトルの実測結果と比較した。この結果、テーパーの有無に伴う強度やバンド幅の変化等の傾向がよく一致することを確認した。
上記の研究結果を踏まえれば、本研究課題は最終目標である「単一サイクルFEL原理の実証」に到達したと結論できる。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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