共振器型回折放射による誘導放出テラヘルツ光源の開発

• 研究課題/領域番号: 16H05991
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 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)
• 研究協力者: アリシェフ アレクサンダー ; 加藤 龍好 ; 宮島 司 ; 帯名 崇 ; 島田 美帆 ; 高井 良太 ; 山本 尚人
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円); 2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2016年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: テラヘルツ / 電子ビーム / コヒーレント放射 / 加速器 / レーザー / 量子ビーム

研究成果の概要

短バンチ電子ビームが導体板の近傍を通過する際に、コヒーレント回折放射(CDR)と呼ばれるテラヘルツ帯域の電磁波が発生する。穴あきミラーで構成した光共振器に、その基本周波数に一致する繰り返しのマルチバンチビームを通過させる時、ミラーの穴で発生した各バンチからのCDRがコヒーレントに足し合わされ、強いテラヘルツ放射のエネルギーが取り出される(誘導放射)。誘導放射の現象を実験的に確認し、大強度テラヘルツ光源への応用を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の先端的な加速器で得られる、低エミッタンス、短バンチ、高繰り返し、の電子ビームを用いると、穴あき共振器に損失無くビームを通過させるレイアウトが実現できるようになった。テラヘルツ帯域で回折放射による誘導放射の現象を世界で初めて実験的に示した。コンパクトERL試験加速器のような超伝導線形加速器において、誘導回折放射による大強度広帯域テラヘルツ光源が実現可能であることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] LAL(フランス)
• [雑誌論文] Construction and commissioning of the compact energy-recovery linac at KEK (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Akemoto, D. Arakawa, S. Asaoka, E. Cenni, M. Egi, K. Enami, K. Endo, S. Fukuda, T. Furuya, K. Haga, R. Hajima, K. Hara, K. Harada, T. Honda, Y. Honda, T. Honma, K. Hosoyama, E. Kako, T. Miyajima (31番目), N. Nishimori (39番目), 他
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 877 ページ: 197-219
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.08.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Beam tuning and bunch length measurement in the bunch compression operation at the cERL (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, M. Shimada, T. Miyajima, T. Hotei, N. Nakamura, R. Kato, T. Obina, R. Takai, K. Harada, A. Ueda
  • 雑誌名: Nucl. Instrum. Meth. A 巻: 875 ページ: 156-164
  • DOI: 10.1016/j.nima.2017.09.027
  • 査読あり
• [学会発表] 共振器型 CDR による広帯域 THz 光源 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, A. Aryshev, M. Shimada, R. Kato, T. Miyajima, R. Takai, T. Obina, N. Yamamoto
  • 学会等名: 日本加速器学会
• [学会発表] Resonant Coherent Diffraction Radiation System at ERL Test Accelerator in KEK (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, A. Aryshev, R. Kato, T. Miyajima, T. Obina, M. Shimada, R. Takai, N. Yamamoto
  • 学会等名: International Particle Accelerator Conference 2017,
  • 国際学会
• [学会発表] Resonant Coherent Diffraction Radiation System at ERL Test Accelerator in KEK (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Honda, A. Aryshev, R. Kato, T. Miyajima, T. Obina, M. Shimada, R. Takai, N. Yamamoto
  • 学会等名: International Particle Accelerator Conference 2017
  • 国際学会