電子ビームのレーザー微細加工によるコヒーレント光発生

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20360041
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: 加藤 政博 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 教授 (30185871)
• Keywords: 加速器 / 電子ビーム / シンクロトロン光 / レーザー / コヒーレント / 放射光 / テラヘルツ / 極端紫外光

Research Abstract

本研究では、電子蓄積リングとレーザーを用いてテラヘルツ光から極端紫外光にいたる幅広い波長域でコヒーレント光を発生する手法の開発を進めている。基礎となる技術はレーザーによる電子ビームの微細加工である。微細な密度構造を持つ電子パルスは、その微細構造と同程度の波長でコヒーレント放射する。この手法を用いて、シンクロトロン光の広帯域特性とレーザーのコヒーレンス特性を併せ持った光源め開発を目指している。波長域は良質な光源の少ないテラヘルツ領域と真空紫外領域に狙いを絞っている。
平成22年度においては、テラヘルツコヒーレント光の発生効率向上に関する研究開発に取り組んだ。H21年度に入射レーザーパワーに対するコヒーレント光強度の変化を計測した結果、レーザーパワーを増大するとコヒーレント光強度は増大するが、レーザーパワーが大きくなるとコヒーレント光強度が飽和する現象が観測されたが、計算機シミュレーションによる理論的な予測とよく一致することがわかった。本成果については投稿論文にまとめているところである。
一方、コヒーレント高調波発生の広帯域化に関する研究開発では、コヒーレント高調波の高次成分を真空紫外領域で観測するための真空紫外用の分光器を加速器装置に組み込み、これまで観測することのできなかった真空紫外域でのコヒーレント高調波の観測を試みた。H21年度には、9次までの高調波の入射レーザーパワーに対する依存性に関する計測を行いレーザーパワーが大きくなると高調波強度が飽和する現象を観測したが、今年度はさらにレーザーパワーを挙げることで、強度が振動する現象を新たに見出した。計算機シミュレーションとの比較により、これがオーバーバンチング領域でのバンチング過程で定性的に説明できることを見出した。この成果は投稿論文として公表した。

Research Products

• [Journal Article] Laser-induced narrowband coherent synchrotron radiation : Efficiency versus frequency and laser power (2010)
  • Author(s): C.Evain, C.Szwaj, S.Bielawski, M.Hosaka, Y.Takashima, M.Shimada, S.Kimura, M.Katoh, A.Mochihashi, T.Takahashi, T.Hara
  • Journal Title: Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams Volume: 13 Pages: 090703(1-15)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of saturation Effect on Vacuum Ultraviolet Coherent Harmonic Generation at UVSOR-II (2010)
  • Author(s): T.Tanikawa, M.Adachi, H.Zen, M.Hosaka, N.Yamamoto, Y.Taira, M.Katoh
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 3 Pages: 122702(1-3)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Light Source Development in UTVSOR (2011)
  • Author(s): Masahiro Katoh
  • Organizer: The 15^<th> Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館(広島)(Invited Talk)
  • Year and Date: 2011-03-04
• [Presentation] UVSOR-IIにおける飽和領域でのコヒーレント高調波の観測 (2011)
  • Author(s): 谷川貴紀、阿達正浩、全炳俊、保坂将人、山本尚人、平義隆、山崎潤一郎、加藤政博
  • Organizer: 第24回日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城)
  • Year and Date: 2011-01-09
• [Presentation] UVSOR-IIにおけるコヒーレント光源開発の現状 (2011)
  • Author(s): 阿達正浩、加藤政博、全炳俊、山崎潤一郎、林憲志、谷川貴紀、平義隆、保坂将人、山本尚人、高橋圭史
  • Organizer: 第24回日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城)
  • Year and Date: 2011-01-09
• [Presentation] CHG-FEL用数値計算コードの開発 (2011)
  • Author(s): 全炳俊、谷川貴紀、保坂将人、山本尚人、平義隆、阿達正浩、加藤政博
  • Organizer: 第24回日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城)
  • Year and Date: 2011-01-09
• [Presentation] 電子蓄積リングにおけるガス高次高調波を用いたコヒーレント高調波発生の研究 (2011)
  • Author(s): 和佐直毅、谷川貴紀、植松遥平、保坂将人、山本尚人、高嶋圭史、阿達正浩、全炳俊、加藤政博
  • Organizer: 第24回日本放射光学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場(茨城)
  • Year and Date: 2011-01-09
• [Presentation] Radiation from Laser-modulated and Laser-sliced Electron Bunches in UVSOR-II (2010)
  • Author(s): Masahiro Katoh
  • Organizer: 32^<nd> International Free Electron Laser Conference
  • Place of Presentation: Hilton Malmoe City, Sweden(Invited Talk)
  • Year and Date: 2010-08-24
• [Presentation] Numerical on Coherent Harmonic Generation Free Electron Laser seeded by Chirped External laser (2010)
  • Author(s): H.Zen, M.Adachi, M.Katoh, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto, T.Tanikawa
  • Organizer: 32^<nd> International Free Electron Laser Conference
  • Place of Presentation: Hilton Malmoe City, Sweden
  • Year and Date: 2010-08-24
• [Presentation] Saturation Phenomena of VUV Coherent Harmonic Generation at UVSOR-II (2010)
  • Author(s): T.Tanikawa, M.Adachi, M.Katoh, J.Yamazaki, H.Zen, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto
  • Organizer: 32^<nd> International Free Electron Laser Conference
  • Place of Presentation: Hilton Malmoe City, Sweden
  • Year and Date: 2010-08-24
• [Presentation] Terahertz Coherent Synchrotron Radiation Induced by Laser ; Saturation Effects (2010)
  • Author(s): S.Bielawski, C.Szwaj, M.Adachi, M.Katoh, S.Kimura, T.Tanikawa, H.Zen, T.Hara, M.Hosaka, Y.Takashima, N.Yamamoto, M.Le Parquier, A.Mochihashi, M.Shimada, T.Takahashi
  • Organizer: 32^<nd> International Free Electron Laser-Conference
  • Place of Presentation: Hilton Malmoe City, Sweden
  • Year and Date: 2010-08-24
• [Presentation] 数値計算によるCHG-FELの研究 (2010)
  • Author(s): 全炳俊、阿達正浩、加藤政博、谷川貴紀、平義隆、山本尚人、保坂将人
  • Organizer: 第7回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 姫路市文化センター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] UVSOR-IIにおけるコヒーレント光源開発の現状と展望 (2010)
  • Author(s): 阿達正浩、加藤政博、全炳俊、谷川貴紀、林憲志、山崎潤一郎、木村真一、平義隆、保坂将人、山本尚人、島田美帆、高橋俊晴
  • Organizer: 第7回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 姫路市文化センター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] UVSOR-IIにおける真空紫外コヒーレント高調波の飽和現象 (2010)
  • Author(s): 谷川貴紀、阿達正浩、全炳俊、保坂将人、山本尚人、平義隆、加藤政博
  • Organizer: 第7回日本加速器学会年会
  • Place of Presentation: 姫路市文化センター(兵庫)
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] Study of the Coherent Terahertz Radiation by Laser Bunch Slicing at UVSOR-II Electron Storage Ring (2010)
  • Author(s): N.Yamamoto, M.Shimada, M.Adachi, H.Zen, T.Tanikawa, Y.Taira, S.Kimura, M.Hosaka, Y.Takashima, T.Takahashi, M.Katoh
  • Organizer: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] Spectral Measurement of VUV CHG at UVSOR-II (2010)
  • Author(s): T.Tanikawa, M.Adachi, M.Katoh, J.Yamazaki, H.Zen, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto
  • Organizer: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] Observation of Transverse-Longitudinal Coupling effect at UVSOR-II (2010)
  • Author(s): M.Shimada, M.Katoh, M.Adachi, T.Tanikawa, S.Kimura, H.Hosaka, N.Yamamoto, Y.Takashima, T.Takahashi
  • Organizer: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] Present Status and Upgrade Plan of Coherent Light Source Developments at UVSOR-II (2010)
  • Author(s): M.Adachi, M.Katoh, H.Zen, Y.Taira, J.Yamazaki, K.Hayashi, S.Kimura, T.Tanikawa, M.Hosaka, N.Yamamoto, Y.Takashima, T.Takahashi
  • Organizer: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • Place of Presentation: 京都国際会議場(京都)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] THz Field Detection of the Coherent Synchrotron Radiation Produced by Laser Bunch Slicing (2010)
  • Author(s): I.Katayama, H.Shimosato, M.Bito, K.Furusawa, M.Adachi, M.Shimada, H.Zen, S.Kimura, N.Yamamoto, M.Hosaka, M.Katoh, M.Ashida
  • Organizer: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO2010)
  • Place of Presentation: San Jose Convention Center, USA
  • Year and Date: 2010-05-16