2023 Fiscal Year Annual Research Report
Observation of transition radiation carrying orbital angular momentum
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21K12531
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| Research Institution | Saga Industrial Promotion Organization |
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Principal Investigator |
高林 雄一 公益財団法人佐賀県産業振興機構(佐賀県産業イノベーションセンター産業振興部研究開発振興課、九州シンク, 加速器グループ, 副主任研究員 (50450953)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
隅谷 和嗣 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 研究員 (10416381)
馬込 栄輔 公益財団法人佐賀県産業振興機構(佐賀県産業イノベーションセンター産業振興部研究開発振興課、九州シンク, ビームライングループ, 副主任研究員 (40408696)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 遷移放射 / 軌道角運動量 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1992年に螺旋状の波面を持つ電磁波が軌道角運動量を運ぶことが理論的に示されて以来，可視域のレーザーを用いて軌道角運動量を運ぶ光（光渦）の研究が精力的に行われてきた．その後，テラヘルツからX線・ガンマ線に及ぶ広い波長領域に研究が広がりつつある．また，トルクを利用した微粒子操作への応用や，複数の軌道角運動量を利用した高速大容量通信への応用など応用研究も多岐に渡る．一方，新しい光渦の生成法として相対論的電子ビームを利用した研究も行われるようになってきている．このような背景のもと，本研究では，電子ビームが固体標的に入射した際に生成される遷移放射に注目し，軌道角運動量を運ぶ遷移放射の初観測を目的とする．円偏光アンジュレータ放射等と異なり，螺旋運動をしない直進する電子から光渦を生成する点に本研究の特色がある．
実験は，九州シンクロトロン光研究センターの255 MeVリニアックからの電子ビームを利用して行った．標的として金コートSiウェハーを用い，ビーム方向に対して90度方向に生成される遷移放射を真空窓を通して大気中へと取り出した．そして，バンドパスフィルター（中心周波数 0.3 THz)により波長を選択した後，1/4波長板，偏光板によって偏光状態を選択し，正三角形アパーチャー透過後の回折パターンを測定した．回折パターンは，焦電検出器の位置を2次元的にスキャンすることによって測定した．
まず，遷移放射の角度分布の測定を行った．測定結果は標的が有限の大きさを持つことを考慮して計算した角度分布とほぼ一致した．
次に，遷移放射の回折パターンの測定を開始した．しかし，研究期間内に軌道角運動量を運ぶ遷移放射を検出するまでには至らなかった．理由の1つとして，正三角形アパーチャーのミスアライメントが考えられる．そこで，アライメントがより容易なダブルスリットを用いて研究を継続する予定である．
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