可視チェレンコフ放射によるTHz帯コヒーレント放射の完全同期電場検出法の開発

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11919
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高橋 俊晴 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (00273532)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: テラヘルツ / チェレンコフ放射 / 遷移放射 / EO検出

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、電子ライナックの短バンチ電子ビームから発生するサブテラヘルツ領域の大強度コヒーレント遷移放射の電場を、外部レーザーを使わず、同一バンチから発生する可視域チェレンコフ放射をプローブとして電気光学(EO)検出する技術を開発することである。当初の平成30年度の実施計画では、誘電体多層膜フィルター、ITOガラス（スズドープインジウム酸化物光透明電極）、形状を変えた溶融石英など、数種類の誘電体を用いて、そこから放射される可視域チェレンコフ放射の基礎的性質を実験的に調べることであったが、実験に使用する可視分光器の選定（波長領域等）に時間がかかったことから、まずEO検出光学系において、テラヘルツ波の有無で可視域チェレンコフ放射のバランス検出強度に差が出るかどうかの実証試験を行った。電子ビームの軌道上に厚さ30μmのチタン箔と厚さ5mmの石英ガラスを並べ、チタン箔からのTHz帯コヒーレント遷移放射と、石英ガラスからの可視域チェレンコフ放射を同時に実験室に導いた。実験室では、ZnTe結晶、偏光子、波長板、ウォラストンプリズム、フォトダイオードを用いてEO検出光学系を構築し、ロックインアンプを用いたバランス検出を試み、ITOガラスを光路上に挿入することにより、THz光がある場合とない場合でのバランス検出強度を測定した。その結果、THz光入射時のほうが14%程度強度が大きく、可視域チェレンコフ放射をプローブとしてTHz帯コヒーレント遷移放射が検出できることを実験的に確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

チェレンコフ放射を入射しての分光に適する可視分光器の選定に時間がかかったため、平成30年度は各種放射体を用いた可視域チェレンコフ放射の分光測定は行わず、チェレンコフ放射を用いたTHz帯コヒーレント遷移放射のEO検出ができるかどうかの試験のみを行った。

Strategy for Future Research Activity

平成31年度は、当初30年度に予定していたITOガラス、誘電体多層膜フィルター、溶融水晶を放射体とした可視域チェレンコフ放射の分光測定を行い、放射強度、スペクトル分布、偏光度などの取得データを通して、厚み、積層数、形状等の違いによる変化を見る。また、ITOガラス表面、誘電体表面に施した金属蒸着膜からのTHz帯遷移放射の分光測定を行い、放射強度、スペクトル分布、偏光度などの取得データを通して、通常の金属箔からのTHz帯遷移放射との違いを見る。

Causes of Carryover

チェレンコフ放射を入射しての分光に適する可視分光器の選定に時間がかかったため、平成30年度は各種放射体を用いた可視域チェレンコフ放射の分光測定は行っておらず、それに必要な光学素子を購入しなかった。購入及び分光測定は平成31年度に実施する。