2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on drastic increase of extraction efficiency of oscillator type free electron laser
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22H03871
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
全 炳俊 京都大学, エネルギー理工学研究所, 准教授 (80548371)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 自由電子レーザ / 中赤外 / 高効率化 / 量子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
京都大学エネルギー理工学研究所に設置された共振器型自由電子レーザ(FEL)装置(KU-FEL)ではこれまでに世界最高引き出し効率(電子バンチの持つ運動エネルギーの内、レーザのエネルギーに変換された割合)9.4%を達成している。この引き出し効率を向上させるには、FELの増幅率の向上、もしくはFEL発振に用いられる光共振器の損失の低減が必要である。2022年度はFEL増幅率の向上を目指し、FEL発振に用いられるアンジュレータの最小アンジュレータギャップを16.5mmから15mmに縮めるため、チタン合金製真空ダクトの製作を行った。また、光共振器の損失低減及び最適化による増幅率向上を目指し、光共振器ミラーを製作した。最適化した光共振器はより設置および角度調整精度に敏感であるため、光共振器制御系を更新し従来使用していたものに比べて250倍の精度で位置・角度を調整可能な制御系に更新した。光共振器からの自由電子レーザ取出しには従来、光共振器ミラーの中心に貫通穴を設け、そこから外部への取出しを行うhole-couplingという手法を採用していた。Hole-couplingでは、穴が存在することに起因して穴なしのミラーと比べて光共振器損失が大きい。本研究では共振器中にエッジの鋭い光取出し用ミラーを挿入し、光共振器中に存在するFELの一部を取り出すscraper out-coupling法を採用し、光共振器損失の大幅な低減を目指している。2022年度はscraper out-couplingに必要な真空機器および光学系を整備し、2023年度以降の本格的な実験に向けた準備が整った。
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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
光共振器ミラー制御系の納期不良があり一部の予算を繰越しする必要が生じたが、実験に必要な機器の整備がほぼ全て整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本格的な実験の実施に必要な機器の整備がほぼ全て整っており、2023年度以降はこれらの機器を利用して実験を実施し、提案している手法により共振器型自由電子レーザの引き出し効率を大幅に向上可能かどうかを検証する。
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