2020 Fiscal Year Research-status Report
極低エミッタンス電子蓄積リングにむけたレーザー冷却機構の開発
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18K18769
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
本田 洋介 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 (40509783)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| Keywords | レーザー / 放射光 / 電子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
将来の放射光源加速器の開発において、より低エミッタンスのビームを実現し、回折限界のX線を生成するには、従来の放射冷却に加えて、新たなビーム冷却原理の導入が必要である。 そこで、蓄積リングの電子ビームにレーザー光をコンプトン散乱させ、電子ビームの振動を減衰させる仕組みである、レーザー冷却が考えられる。この ためには、大平均強度のレーザー光が必要であるが、単純な単一パスのレーザーシステムでは、必要とされるMWクラスの強度を連続して出力することは不可能である。そこで、レーザー光を時間的に再利用する蓄積共振器の技術が必須になる。
蓄積共振器を能動的に制御するには、高い制御技術が必要で、加速器システムでそれを多数運用するのは現実的には難しい。そこで、蓄積共振器を簡便に制御する新たな手法として、自発発振共振器を開発している。ファイバ増幅器と光共振器を組み合わせた、自発共鳴型のシステムを開発し、これまで、低出力用のシ ングルラッドファイバ増幅器での開発実績があったが、本格的に高出力化するには、フォトニック結晶によるダブルクラッド増幅器への移行が必要であった。大強度試験には真空環境の共振器システムが必要である。昨年度までに製作した真空チェンバと蓄積共振器、そしてフォトニック結晶増幅器を構成したシステムを用いて自発共鳴を確立し、少しづつ増幅器出力を上げていき、実効的パワーが励起パワーを超える状態を確立した。実際に蓄積共振器で単一パス以上の効率が、無制御で確立することを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実際に蓄積共振器で実効的パワーが励起パワーを超える状態を確認することができ、提案するシステムの利点を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の開発研究の方向性を明らかにするには、大強度化にともなう困難を見出す必要がある。これまでは、装置を破壊しない範囲に制限して実験を行なっていた。今後の方針は、強度を上げていって、熱によるミラーの歪みや、反射光のフィードバックによるファイバ増幅器のダメージなどの問題を、装置を破壊する限界まで迫り、明らかにしたい。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響で移動が制限されたため、学会参加に予定していた旅費に相当する未使用額があった。計画を一年延長し、当初計画より進めて装置が壊れるところまで高出力化に挑戦することとし、その経過途中の部品交換などに対処するために繰越た予算を利用する。
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