| 研究課題/領域番号 |
18H03691
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
田中 隆次 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, グループディレクター (30321780)
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| 研究分担者 |
金城 良太 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (50790862)
貴田 祐一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (70553486)
田中 義人 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (80260222)
橋本 智 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 准教授 (80285337)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 自由電子レーザー / 短パルスレーザー / 時間同期 / 蓄積リング / テーパーアンジュレータ / 放射光理論 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、高エネルギー電子ビームを発振媒体とする自由電子レーザー(FEL)において、光パルスを理論極限である単一サイクルにまで短パルス化する新たな発振原理の実証を目的とする。2019年度は、原理実証実験に必要な各種機器の開発や整備(i)-(iii)を実施した。(i)電子ビームと短パルスレーザーを相互作用させるためのモジュレータ、及びコヒーレント放射光を発生するラディエータとして利用するために、周期毎にギャップの調整が可能な特殊なタイプのアンジュレータを開発した。上下対向磁石の吸引力を軽減するために皿バネ、また、隣接する磁石ブロック間に加わる磁気力を補正するためにコイルバネを利用することにより、高精度での駆動が可能なリニアアクチュエータが利用可能となり、周期毎にギャップ間隔を調整することで任意の磁場分布を発生可能であることを磁場測定により確認した。(ii)実証実験を行うNewSUBARU蓄積リングにおいて、既設のアンジュレータを撤去し、前項で述べたモジュレータ及びラディエータの設置を完了した。(iii)レーザーと電子ビームの時間同期精度について詳細な測定を行い、10ピコ秒以下という極めて高い精度での同期が可能であることを確認した。上記以外に、本研究課題で実証を目指す発振原理に基づくFELの短パルス化に関する理論的研究を行い、[1]同手法で到達可能な輝度を改善する方法、[2]光学レーザーによって電子ビームを圧縮することで短パルス化する手法、の2つについて誌上発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究課題2年目である2019年度は、実証実験に必要な基盤機器開発の完了を目標として計画を進めた。この結果、2018年度に完了したシードレーザーの移設に続いて、(1)テーパーアンジュレータ（モジュレータ及びラディエータ）開発、(2)NewSUBARU蓄積リングへのアンジュレータ移設、(3)高精度時間同期システム開発、のいずれもについても、当初の予定通り2019年度内に完了した。これにより、2020年度に開始を予定している実証実験の準備が整った。またこれらと並行して、自由電子レーザーの発振原理に関する新たな理論的知見が副次的に得られため、誌上発表を行った。これらの進捗状況から、本研究課題はおおむね順調に進展していると自己評価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は実証実験の場であるNewSUBARU蓄積リングの運転状況が不明（コロナウイルスによる影響、また、年度後半は新設された入射加速器の試験調整のため蓄積リングの運転は停止される予定）であるため、2021年度以降に予定している本格的な実証実験に備えて、これまでに準備が完了した基盤機器類の調整運転を行うとともに、実験条件の最適化を行う。また、移設済みのシードレーザーについて、中空ファイバーを用いたスペクトル幅の拡大と、チャープミラーによる分散補償及び短パルス化を行い、5サイクル（15フェムト秒）程度まで圧縮するための作業を行う。
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