2020 Fiscal Year Annual Research Report
Challenging research toward realization of THz-wave electron accelerator
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18K18758
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
柏木 茂 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60329133)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂上 和之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 主幹研究員 (80546333)
渡邉 謙 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (70534816)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 偏光操作 / 極短電子ビーム / テーブルトップ加速器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電子ビームを加速するのにテラヘルツ波を用いる小型テーブルトップサイズのテラヘルツ駆動電子加速器の実現に向けた基礎研究を行った。最終目標とするシステムは、レーザー光で電子ビームを生成し、レーザー光で加速電場となるテラヘルツ波を発生する、全「光」ベースの電子加速器である。全光テラヘルツ加速器を本研究の範囲で構築することは困難であるため、テラヘルツ波駆動電子加速器の重要な構成要素である粒子源（電子源）に関する数値計算による理論考察と主構成要素である加速管へのテラヘルツ波導入のための偏光操作に関する基礎研究を実施した。
本研究においては、加速構造体の評価性能試験で用いるテラヘルツ波は既存の先端電子加速器の極短電子ビームを使いコヒーレント放射によって発生する。加速構造体へテラヘルツ波を入力する際、その電磁場モードが極めて重要であるので、時間幅100fs以下の極短電子ビームより発生したコヒーレントテラヘルツ波の偏光操作を行うシステム構築を行い、その偏光特性をストークス・パラメータを測定することにより明らかにした。
もう一つの研究課題であるテラヘルツ波加速にスケールマッチしたテラヘルツ波の波長よりも十分に時間幅の短いフェムト秒電子パルスの生成は、90kVの直流印可型のフォトカソード電子銃で行う設計とした。時間応答性の良いアンチモン系の光陰極にYbファイバーレーザーの2倍波（波長約500nm）により電子ビームを生成するシステム設計とした。そして、ファイバーレーザーと加速器高周波と同期するレーザーシステムの基本設計を完了した。
本研究を通して、実際のテラヘルツ波電子ビーム加速を実証することはできなかったが、種々のコンポーネントの設計を通してテラヘルツ波加速の可能性について明らかにすることができた。
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[Journal Article] Demonstration of variable polarized coherent terahertz source2020
Author(s)
Shigeru Kashiwagi, Hirotoshi Saito, Fujio Hinode, Yuto Ishizuki, Ken Kanomata, Sadao Miura, Nozomu Morita, Toshiya Muto, Ikurou Nagasawa, Ken-ichi Nanbu, Koutaro Shibata, Ken Takahashi, Kento Terada, Hiroki Yamada, Hiroyuki Hama Heishun Zen, Akinori Irizawa
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Journal Title
Infrared Physics & Technology, 106, 103274 (2020)
Volume: 106
Pages: 103274
DOI
Peer Reviewed
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