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2015 Fiscal Year Annual Research Report

自由電子レーザーの新しい動作領域の開拓

Research Project

Project/Area Number 24310069
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

磯山 悟朗  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80125989)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 龍好  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (20273708) [Withdrawn]
川瀬 啓悟  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60455277)
入澤 明典  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90362756)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywords量子ビーム / FEL / テラヘルツ / 放射光
Outline of Annual Research Achievements

大阪大学産業科学研究所のLバンド電子ライナックを用いたTHz自由電子レーザー(FEL)の高度化とその性能評価の研究で最終年度である平成27年度に以下の成果を得た。①LバンドライナックのFEL用運転モードの最適化を図ることにより波長70 um、周波数4.3 THz付近でFELマクロパルスの最大エネルギーを従来の3倍近い27 mJまで高めることができた。従来の理論ではFELでこの様な大強度のTHz波を発生することは期待できないが、一部の理論で検討されていたFELの超放射によると考えられる。その結果、後述するFELミクロパルスの時間幅にも依存するが、強く集束したTHz波が作る電場は10 MV/cmを超えると見積もられる。この高電場とTH波の低い周波数により物質中の電子を100 eVを超えるエネルギーまで加速することが出来る。②FELのマクロパルスを構成するパルス幅20 ps程度と考えられているミクロパルスの時間構造をフェムト秒チタンサファイアレーザーを用いた電気光学サンプリング法により測定する研究を行ない、FELミクロパルスが更に短い時間幅を持つ複数のTHzパルスからなること、この時間構造がFELの光共振器長と伴に大きく変化することを見出した。③このFELが発生する大強度単色テラヘルツ波の利用研究を幾つかのTHz研究グループと共同で開始した。その一つは、軸外し放物面鏡を用いて集束したTHz波を有機分子結晶に照射し、分子間結合を強く振動励起することにより単一分子やイオンを外部に取り出す研究である。もう一つは同様の大強度THz波を有機分子の非晶質固体に照射して、熱ではなく電場により結晶化する研究である。これらの研究は期待した成果が出始めており、従来のフェムト秒レーザー励起THz波源の強度では不可能であった研究が、本研究により実現した大強度高安定THz-FELにより可能になりつつある。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Recent progress in upgrade of the high intensity THz-FEL at Osaka University2015

    • Author(s)
      G. Isoyama, M. Fujimot, S. Funakoshi, K. Furukawa, A. Irizaw, R. Kato, K. Kawase, A. Tokuchi, R. Tsutsumi, M. Yaguchi
    • Journal Title

      Proceedings of 37th International Free Electron Laser Conference (FEL2015), (Daejeon, Korea, 23-28 August 2015)

      Volume: 2015 Pages: 354-358

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Single picosecond THz pulse extraction from the FEL macropulse using a laser activation semiconductor reflective switch2015

    • Author(s)
      K. Kawase, R. Kato, A. Irizawa, M. Fujimoto, K. Furukawa, K. Kubo, G. Isoyama
    • Journal Title

      Proceedings of 37th International Free Electron Laser Conference (FEL2015), (Daejeon, Korea, 23-28 August 2015)

      Volume: 2015 Pages: 430-432

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Performance of THz cameras with enhanced sensitivity in sub-Terahertz region2015

    • Author(s)
      N. Oda, T. Ishi, S. Kurashina, T. Sudou, T. Morimoto, M. Miyoshi, K. Doi, H. Goto, T. Sasaki, G. Isoyama, R. Kato, A. Irizawa and K. Kawase
    • Journal Title

      Terahertz Physics, Devices, and Systems IX: Advanced Applications in Industry and Defense, edited by Mehdi F. Anwar, Thomas W. Crowe, Tariq Manzur, Proc. of SPIE

      Volume: 9483 Pages: 1-9

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1117/12.2175478

  • [Presentation] EOクロスコリレーションによるTHz-FELの時間構造評価2016

    • Author(s)
      川瀬啓悟、入澤明典、藤本將輝、磯山悟朗
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学泉キャンパス、宮城県仙台市
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] ZnOナノ微粒子のTHz FELパルスによる電子放出とインパクトイオン化の競合2016

    • Author(s)
      青野信吾、永井正也、芦田昌明、入澤明典、川瀬啓悟、磯山悟朗
    • Organizer
      2016年3月物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学泉キャンパス、宮城県仙台市
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] 有機分子結晶のTHz-FELアブレーションの励起周波数依存性2016

    • Author(s)
      永井正也、芦田昌明、川瀬啓悟、入澤明典、磯山悟朗、冬木正紀、青木順、豊田岐聡
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス、東京都目黒区
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [Presentation] Status and Recent Progress of THz-FEL at ISIR2016

    • Author(s)
      K. Kawase
    • Organizer
      7th Asian Forum for Accelerators and Detectors (AFAD2015)
    • Place of Presentation
      宇治黄檗プラザ、京都府宇治市
    • Year and Date
      2016-02-01 – 2016-02-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 産研THz-FELのEO計測2016

    • Author(s)
      川瀬啓悟
    • Organizer
      第22回FEL and High-Power Radiation研究会
    • Place of Presentation
      KEK4号館セミナーホール、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-01-21 – 2016-01-22
  • [Presentation] 産研THz-FELによる固体電子物性研究2016

    • Author(s)
      入澤明典
    • Organizer
      第22回FEL and High-Power Radiation研究会
    • Place of Presentation
      KEK4号館セミナーホール、茨城県つくば市
    • Year and Date
      2016-01-21 – 2016-01-22
  • [Presentation] 阪大産研テラヘルツ自由電子レーザーの光源性能2016

    • Author(s)
      川瀬啓悟、入澤明典、加藤龍好、藤本將輝、磯山悟朗
    • Organizer
      第29回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      柏の葉カンファレンスセンター、千葉県柏市
    • Year and Date
      2016-01-09 – 2016-01-11
  • [Presentation] Single Pulse Extraction from the THz-FEL Oscillator Using a Laser Activating Semiconductor Reflective Switch2015

    • Author(s)
      K. Kawase, R. Kato, A. Irizawa, M. Fujimoto, K. Furukawa, K. Kubo, G. Isoyama
    • Organizer
      19th SANKEN International, the 14th SANKEN Nanotechnology Symposium, 3rd KANSAI Nanoscience and Nanotechnology, 11th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • Place of Presentation
      銀杏会館、大阪府吹田市
    • Year and Date
      2015-12-07 – 2015-12-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] EOクロスコリレーションを用いたTHz-FELの時間構造評価2015

    • Author(s)
      川瀬啓悟
    • Organizer
      平成27年度第2回量子ビーム科学研究施設研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学産業科学研究所、大阪府茨木市
    • Year and Date
      2015-12-02
  • [Presentation] 有機分子結晶のTHz FELパルスによるアブレーションのダイナミクス2015

    • Author(s)
      永井正也,芦田昌明,川瀬啓悟,入澤明典,加藤龍好,磯山悟朗,冬木正紀,青木順,豊田岐聡
    • Organizer
      日本物理学会[物性]2015年秋期大会
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス、大阪府吹田市
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] 電気光学サンプリングによるTHz-FELのミクロパルス時間構造測定2015

    • Author(s)
      川瀬啓悟、加藤龍好、入澤明典、藤本將輝、古川和弥、久保久美子、磯山悟朗
    • Organizer
      第12回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      プラザ萬象・あいあいプラザ、福井県敦賀市
    • Year and Date
      2015-08-05 – 2015-08-07
  • [Presentation] クライストロンモジュレータ用半導体スイッチの開発と性能評価2015

    • Author(s)
      古川 和弥,徳地 明,川瀬 啓悟,磯山 悟朗,加藤 龍好
    • Organizer
      第12回日本加速器学会年会
    • Place of Presentation
      プラザ萬象・あいあいプラザ、福井県敦賀市
    • Year and Date
      2015-08-05 – 2015-08-07

URL: 

Published: 2017-01-06  

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