超高強度平均パワーパルスレーザー蓄積限界測定

• 研究課題/領域番号: 24654076
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 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: 浦川 順治 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (00160333)
• 連携研究者: 本田 洋介 高エネルギー加速器研究機構, 助教 (40509783) ; 坂上 和之 早稲田大学, 助教 (80546333)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 量子ビーム / レーザー密度 / レーザー共振器 / 誘電多層膜破壊 / レーザパルス蓄積 / 光共振器

研究成果の概要

真空中に設置した光共振器にパルスレーザー(10ps-Pulse)を357MHzの繰返しで入射しながら、新逆周回共鳴フィードバック法により入射レーザーパルス強度を100usの間10000倍以上（バースト増幅）にすることに成功した。これによって、高反射率誘電多層膜ミラーは蓄積レーザーパルスエネルギー 約1.0mJまで使用可能であることが分かった。ミラー表面でのpeak power密度が10GW/cm2以上に対応している。また、連続運転で30kWのレーザーパルス蓄積にも成功した。この時のミラー表面でのaverage powerは1MW/cm2以上に成っていた。ミラーの僅かな熱変形現象も確認している。

研究成果

• [雑誌論文] Development of a 4-mirror optical cavity for an inverse Compton scattering experiment in the STF (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Shimizu, Alexander Aryshev, Yasuo Higashi, Yosuke Honda, Junji Urakawa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 巻: A745 ページ: 63-72
  • DOI: 10.1016/j.nima.2014.01.055
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feasibility of Double Diffraction Radiation Target Interferometry for Compact Linear Accelerator Micro-train Bunch Spacing Diagnostics (2014)
  • 著者名/発表者名: D A Shkitov, A P Potylitsyn, A S Aryshev, J Urakawa
  • 雑誌名: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series 巻: 517 ページ: 012024-012024
  • DOI: 10.1088/1742-6596/517/1/012024
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simulations of Transition Radiation from a Flat Target using CST Particle Studio (2014)
  • 著者名/発表者名: K V Lekomtsev, A S Aryshev, P V Karataev, M V Shevelev, A A Tishchenko and J Urakawa
  • 雑誌名: IOP Publishing, Journal of Physics: Conference Series 巻: 517 ページ: 012016-012016
  • DOI: 10.1088/1742-6596/517/1/012016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experimental and theoretical progress of linear collider final focus design and ATF2 facility (2014)
  • 著者名/発表者名: Andrei Seryi, Rogelio Tomas, Frank Zimmermann, Kiyoshi Kubo, Shigeru Kuroda, Toshiyuki Okugi, Toshiaki Tauchi, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa, Glen White, Mark Woodley, Deepa Angal-Kalinin
  • 雑誌名: NIM in Physics Research Section A 巻: 740 ページ: 2-5
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.12.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laserwire: A high resolution non-invasive beam profiling diagnostic (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Corner, A. Aryshev, G.A. Blair, S.T. Boogert, P. Karataev, K. Kruchinin, L.J. Nevay, N. Terunuma, J. Urakawa, R. Walczak
  • 雑誌名: NIM in Physics Research Section A 巻: 740 ページ: 226-228
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.10.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of nanometer electron beam sizes with laser interference using Shintake Monitor (2014)
  • 著者名/発表者名: Jacqueline Yan, Yohei Yamaguchi, Yoshio Kamiya, Sachio Komamiya, Masahiro Oroku, Toshiyuki Okugi, Nobuhiro Terunuma, Kiyoshi Kubo, Toshiaki Tauchi, Junji Urakawa
  • 雑誌名: NIM in Physics Research Section A 巻: 740 ページ: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.11.041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Principal Component Analysis of cavity beam position monitor signals (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.I. Kim, S.T. Boogert, Y. Honda, A. Lyapin, H. Park, N. Terunuma, T. Tauchi and J. Urakawa
  • 雑誌名: J. Instrum. 巻: 9 号: 02 ページ: P02007-P02007
  • DOI: 10.1088/1748-0221/9/02/p02007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear and second order optics corrections for the KEK Accelerator Test Facility final focus beam line (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Okugi, S. Araki, P. Bambade, K. Kubo, S. Kurado, M. Masuzawa, E. Marin, T. Naito, T. Tauchi, N. Terunuma, R. Tomas, J. Urakawa, G. White, and M. Woodley
  • 雑誌名: Phys. Rev. ST Accel. Beams 巻: 17 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevstab.17.023501
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultrashort electron bunch generation by an energy chirping cell attached rf gun (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sakaue, Y. Koshiba, M. Mizugaki, M.Washio, T. Takatomi, J. Urakawa,and R. Kuroda
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW SPECIAL TOPICS - ACCELERATORS AND BEAMS 巻: 17 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevstab.17.023401
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design and high order optimization of the Accelerator Test Facility lattices (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Marin, R. Tomás, P. Bambade, K. Kubo, T. Okugi, T. Tauchi, N. Terunuma, J. Urakawa, A. Seryi, G. R. White, and M. Woodley
  • 雑誌名: Phys. Rev. ST Accel. Beams 巻: 17 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevstab.17.021002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental Validation of a Novel Compact Focusing Scheme for Future Energy-Frontier Linear Lepton Colliders (2014)
  • 著者名/発表者名: G.R. White(他79名), J. Urakawa, D. Wang, M. Warden, M. Wendt, A. Wolski, M. Woodley, Y. Yamaguchi, T. Yamanaka, J. Yan, K. Yokoya, and F. Zimmermann
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.034802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an intense positron source using a crystal-amorphous hybrid target for linear colliders (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Uesugi, T. Akagi, R. Chehab, O. Dadoun, K. Furukawa, T. Kamitani, S. Kawada, T. Omori, T. Takahashi, K. Umemori, J. Urakawa, M. Satoh, V. Strakhovenko, T. Suwada, A. Variola
  • 雑誌名: NIM in Physics Research Section B 巻: 319 ページ: 17-23
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2013.10.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] A metrology system for a high resolution cavity beam position monitor system (2013)
  • 著者名/発表者名: Sean Walston , Stewart Boogert, Carl Chung, Pete Fitsos, Joe Frisch, Jeff Gronberg,
  • 雑誌名: NIMA 巻: 728 ページ: 53-58
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.05.196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a three dimensional four mirror optical cavity for laser-Compton scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Akagi, S. Araki, Y. Funahashi, Y. Honda, H. Kataoka, T. Kond, S. Miyoshi, T. Okugi, T. Omori, K. Sakaue, H. Shimizu, T. Takahashi, R. Tanaka, N. Terunuma, J. Urakawa, M. Washio, H. Yoshitama
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: 724 ページ: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.04.066
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 1ms Pulse Beam Generation and Acceleration by Photocathode Radio Frequency Gun and Superconducting Accelerator (2013)
  • 著者名/発表者名: Masao Kuriki, Hokuto Iijima, Seiichi Hosoda, Ken Watanabe, Hitoshi Hayano, Junji Urakawa, Goro Isoyama, Ryukou Kato, Keigo Kawase, Ayaka Kuramoto, Shigeru Kashiwagi, and Kazuyuki Sakaue
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 5R ページ: 56-401
  • DOI: 10.7567/jjap.52.056401
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design studies on compact four mirror laser resonator with mode-locked pulsed laser for 5 um laser wire (2013)
  • 著者名/発表者名: Arpit Rawankar, Junji Urakawa, Hirotaka Shimizu, Yan You, Nobuhiro Terunuma, Alexander Aryshev, Yosuke Honda
  • 雑誌名: Nucl. Instr. & Meth. Phys. Res. A 巻: A700 ページ: 145-152
  • DOI: 10.1016/j.nima.2012.10.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of beam waist for an optical cavity based on Gouy phase (2012)
  • 著者名/発表者名: Yan You, Junji Urakawa, Arpit Rawankar, Alexander Aryshev, Hirotaka Shimizu, Yosuke Honda, Lixin Yan, Wenhui Huang, Chuanxiang Tang
  • 雑誌名: Nucl. Instr. & Meth. Phys. Res. A 巻: A694 ページ: 6-10
  • DOI: 10.1016/j.nima.2012.07.022
  • 査読あり
• [学会発表] レーザーコンプトン光源のための自発共鳴型光蓄積空洞の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上杉祐貴，赤木智哉，荒木栄，浦川順治，大森恒彦，奥木敏行，小菅淳，坂上和之，高橋徹，田中龍太，照沼信浩，保坂勇志，本田洋介，鷲尾方一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] コンパクトERL におけるレーザーコンプトン散乱光源用ビーム (2015)
  • 著者名/発表者名: 永井良治、羽島良一、静間俊行、森道昭、赤木智哉、小菅淳、本田洋介、浦川順治
  • 学会等名: 日本原子力学会
  • 発表場所: 茨城大学
  • 年月日: 2015-03-20 – 2015-03-22
• [学会発表] Enhancement cavity laser-Compton experiences in KEK (2014)
  • 著者名/発表者名: Junji Urakawa
  • 学会等名: MPQ meeting
  • 発表場所: Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Germany
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] レーザー干渉型新竹モニターによるnm電子ビームサイズ測定の性能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: ジャクリン ヤン，駒宮幸男，神谷好郎，照沼信浩，田内利明，久保淨，奥木敏行，浦川順治
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] Pulsed Green Laser Wire System for Effective Inverse Compton (2014)
  • 著者名/発表者名: A.A. Rawankar, N. Terunuma, J. Urakawa, T. Akagi, A.S. Aryshev, Y. Honda, D. Jehanno
  • 学会等名: 3rd International Beam Instrumentation Conference (IBIC 2014)
  • 発表場所: Portola Hotel & Spa at Monterey Bay, California, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] cERLでのレーザーコンプトン散乱実験用光共振器の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤木 智哉，本田 洋介，小菅 淳，浦川 順治，羽島 良一，森 道昭，永井 良治，静間 俊行
  • 学会等名: 第11回日本加速器学会年会
  • 発表場所: リンクステーションホール青森
  • 年月日: 2014-08-09 – 2014-08-11
• [学会発表] KEK小型電子加速器におけるレーザー蓄積装置を用いた小型X線源(LUCX)の開発(14) (2014)
  • 著者名/発表者名: 福田将史
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] KEK小型電子加速器におけるレーザー蓄積装置を用いた小型X線源(LUCX)の開発(15) (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂上和之
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 電子ビームの時間構造計測のための2 Cell RF-Deflector開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西山将大
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 電子ビームドライブ方式によるILC陽電子捕獲シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 清宮裕史
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] レーザー干渉型新竹モニターの性能評価とnm電子ビームサイズの測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: ジャクリンヤン
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] レーザーコンプトン散乱による小型高輝度光子ビーム源の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上杉祐貴
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 量子ビーム基盤技術開発プログラムにおけるSTF加速器でのX線生成実験報告 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水 洋孝
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 光蓄積共振器を用いたレーザーコンプトン散乱X線源の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂上 和之
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] LバンドフォトカソードRF電子銃の開発（VII) (2013)
  • 著者名/発表者名: 川瀬 啓悟
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] ATF Damping Ringの周長変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内藤 孝
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] 極短バンチ計測用2Cell型RF-Deflectorに関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋 猛之進
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] Performance Study of Four Mirror Laser Resonator for 6 um Minimum Beam Size using Green Laser Oscillator (2013)
  • 著者名/発表者名: Arpit Rawankar
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] KEK小型電子加速器(LUCX)の現状報告(6) (2013)
  • 著者名/発表者名: 福田 将史
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] フォトカソード高周波電子銃による極短バンチ生成実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水柿 将貴
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] Development of advanced THz generation schemes at KEK LUCX facility (2013)
  • 著者名/発表者名: Alexander Aryshev
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] RF電子銃を用いたフェムト秒時間分解電子顕微鏡の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 楊 金峰
  • 学会等名: 第10回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] 偏極陽電子源の為のレーザー蓄積共振器の改良 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中龍太
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学朝倉キャンパス
• [学会発表] レーザー干渉型新竹モニターを用いたnm電子ビームサイズの収束と測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: ジャクリンヤン
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学朝倉キャンパス
• [学会発表] 高輝度LCSガンマ線生成のためのレーザー蓄積キャビティの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浦川順治
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学朝倉キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] KEK小型電子加速器におけるレーザー蓄積装置を用いた小型Ｘ線源(LUCX)の開発(12) (2013)
  • 著者名/発表者名: 福田将史
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] KEK小型電子加速器におけるレーザー蓄積装置を用いた小型Ｘ線源(LUCX)の開発(13) (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂上和之
  • 学会等名: 日本物理学会第６８回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] Compact Four Mirror Pulsed Laser Wire System for Quick Measurement of Electron Beam Profile (2012)
  • 著者名/発表者名: Arpit Rawankar
  • 学会等名: 第９回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] ３次元４枚鏡レーザー蓄積共振器を用いたガンマ線生成実験ーマルチバンチガンマ線生成ー (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤木智哉
  • 学会等名: 第９回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] Development of Four Mirror Pulsed Laser Wire System for ATF-KEK Damping Ring (2012)
  • 著者名/発表者名: Arpit Rawankar
  • 学会等名: IBIC2012
  • 発表場所: つくば市エポカル
• [図書] 電子線形加速器の電子ビームの高強度化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浦川順治
  • 総ページ数: 119
  • 出版者: Isotope News、2月号、No.706、2-7
• [図書] KEK-LUCXにおけるレーザーコンプトン散乱小型X線源の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂上和之、Alexander Aryshev、荒木栄、浦川順治、武田彩希、照沼信浩、福田将史、三好敏喜、鷲尾方一
  • 総ページ数: 69
  • 出版者: 日本加速器学会誌、「加速器」 Vol.10, No.1, 32-42
• [図書] 次世代レーザーコンプトン散乱ガンマ線源とその利用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浦川順治
  • 総ページ数: 154
  • 出版者: 京都大学エネルギー理工学研究所
• [図書] 日本加速器学会誌、Vol.9, No.2, 「加速器」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邉謙，早野仁司，浦川順治，松本利広、 福田将史，栗木雅夫，飯島北斗，坂上和之、倉本綾佳，Mathieu OMET
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 日本加速器学
• [図書] 日本加速器学会誌、Vol.9, No.3, 「加速器」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福田将史、Aryshev Alexander、荒木栄、本田洋介、坂上和之、照沼信浩、浦川順治、鷲尾方一
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 日本加速器学
• [備考] 小型高輝度光子ビーム発生装置
  • URL: http://kocbeam.kek.jp/
• [備考] 小型高輝度X線源イメージング基盤技術開発
  • URL: http://nkocbeam.kek.jp/
• [備考] 超放射による超小型短パルス・コヒーレントテラヘルツ光源開発
  • URL: http://www-atf.kek.jp/thz/index.html
• [備考] 小型高輝度光子ビーム発生装置
  • URL: http://kocbeam.kek.jp/
• [備考] 小型高輝度X線源イメージング基盤技術開発
  • URL: http://nkocbeam.kek.jp/
• [備考] 小型高輝度光子ビーム発生装置
  • URL: http://kocbeam.kek.jp/
• [産業財産権] 光共振器システム (2013)
  • 発明者名: 浦川順治、坂上和之
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-09-12
• [産業財産権] リング型光共振器２複数台を使ったＸ線及びガンマ線左右円偏光および水平・垂直線偏光高速切換え法 (2013)
  • 発明者名: 浦川順治、本田洋介
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-12-11
  • 外国
• [産業財産権] 大強度レーザー蓄積システム (2013)
  • 発明者名: 浦川 順治、坂上 和之
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-25
• [産業財産権] 大強度レーザー蓄積システム (2013)
  • 発明者名: 浦川 順治、坂上 和之
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-25
  • 外国
• [産業財産権] 光共振器を用いるバーストレーザー生成装置 (2013)
  • 発明者名: 浦川 順治、清水 洋孝
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-01
• [産業財産権] ２次元４鏡光共振器 (2013)
  • 発明者名: 浦川 順治、清水 洋孝
  • 権利者名: 高エネルギー加速器研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-01