2014 Fiscal Year Research-status Report
自由電子レーザーの高度化に向けたテラワットレーザー光共振器の開発
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25600146
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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) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザー / 共振器 / 電子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高繰り返しで短パルスのモードロックレーザー光を外部共振器に蓄積する技術開発を行っている。蓄積されたレーザー光により、高ピーク強度の電場が実現でき、これを利用して電子ビームを加減速することが可能である。本研究は、自由電子レーザーのシード化に応用することを目的として、パルスレーザー蓄積の開発を行っている。
通常、電子ビームとレーザー光の電場を相互作用させるには、アンジュレータを組み合わせて横電場を利用する。本研究の共振器型の場合、高次モードを利用することで縦電場を直接に用いることも可能である。この場合、どのような装置が考えられるか検討を行った。
繰り返し40MHzでパルス幅100fs程度のファイバーモードロックレーザー発振器を製作し、共振器への蓄積を試験した。共鳴波形の観測によって、パルスレーザーに特有の、パルス間のパルス内位相(キャリアエンベロープ位相)のずれの効果が見られた。蓄積したピーク強度を上げる際には、この位相のずれが問題になる。キャリアエンベロープ位相を制御するために、音響光学変調器による周波数シフタを導入した。レーザー発振器の外部で行う周波数のシフトによってキャリアエンベロープ位相を制御することができることを確かめた。
共振器の共鳴状態を維持しながらキャリアエンベロープ位相を検出し制御するために、スペクトル分解を加えたPDH法の開発を開始した。
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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
高次モードを利用することで縦電場を直接に用いる方式について新たに検討した。実現可能なレーザーパワーで、自由電子レーザーのシードとして十分なエネルギー変調を実現できるとの見積りを得た。アンジュレータを必要とせずに、大きな開口のビームダクトが使用できる点が利点となる。最終的なシステムの全体像が具体化した。
繰り返し40MHzでパルス幅100fs程度のファイバーモードロックレーザー発振器を製作し、共振器への蓄積を試験した。共鳴波形の観測によって、パルスレーザーに特有の、パルス間のパルス内位相(キャリアエンベロープ位相)のずれの効果が見られた。蓄積したピーク強度を上げる際には、この位相のずれが問題になる。キャリアエンベロープ位相を制御するために、音響光学変調器による周波数シフタを導入した。レーザー発振器の外部で行う周波数のシフトによってキャリアエンベロープ位相を制御することができることを確かめた。本方式の開発のポイントをあきらかにし、それを解決する制御方式が機能することを示す事が出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
共振器の共鳴状態を維持しながらキャリアエンベロープ位相を検出し制御するために、スペクトル分解を加えたPDH法の開発を開始している。短パルスレーザーの広いスペクトルを利用して、共振器誤差信号の波長依存性から情報を取り出そうとするものである。すでに、簡易的なセットアップは構築している。波長分解の部分の拡張を引き続き行う。
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| Causes of Carryover |
基本的には計画通りに予算を使用している。当初見込額との誤差の蓄積が生じた。これを必ずしも必要無いものの購入に充てるよりは、次年度に繰り越したほうが有効に使用できる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の実験に必要な回路部品の購入にあてる予定である。
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