電子ビームのレーザー微細加工によるコヒーレント光発生

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360041
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 加藤 政博 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 教授 (30185871)
• 連携研究者: 島田 美帆 高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 助教 (10442526) ; 木村 真一 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 准教授 (10252800) ; 阿達 正浩 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 助教 (30446455) ; 全 炳俊 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 助教 (80548371) ; 高橋 俊晴 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (00273532) ; 高嶋 圭史 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40303664) ; 保坂 将人 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60290897) ; 山本 尚人 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50540986)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 応用物理学一般

研究概要

レーザーを用いて高エネルギー電子ビーム上に微細な密度構造を持つ電子パルスを生成し、その微細構造と同程度の波長でコヒーレント放射させる独自の技術の開発を進めた。コヒーレント光の源である微細密度構造が電子の横方向運動と強く結び付き複雑な時間発展をする現象を発見した。また、入射レーザーパワーを高めるとコヒーレント光強度が飽和し、その後、振動する現象を新たに発見した。計算機シミュレーションとの比較により、これらの現象の機構を解明することに成功し、コヒーレント光発生の高効率化に関する重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Laser-induced narrowband coherent synchrotron radiation : Efficiency versus frequency and laser power (2010)
  • 著者名/発表者名: C.Evain, C.Szwaj, S.Bielawski, M.Hosaka, Y.Takashima, M.Shimada, S.Kimura, M.Katoh, A.Mochihashi, T. Takahashi, T. Hara
  • 雑誌名: Physical Review Special Topics-Accelerators and Beam 13 ページ: 090703-1-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of saturation Effect on Vacuum Ultraviolet Coherent Harmonic Generation at UVSOR-II (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Tanikawa, M.Adachi, H.Zen, M.Hosaka, N.Yamamoto, Y.Taira, M.Katoh
  • 雑誌名: Applied Physics Express 3 ページ: 122702-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transverse-Longitudinal Coupling Effect in Laser Bunch Slicing (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Shimada, M.Katoh, M.Adachi, T.Tanikawa, S.Kimura, M.Hosaka, N.Yamamoto, Y.Takashima, T.Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 103 ページ: 144802-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Synchrotron Sidebands in a Storage-Ring-Based Seeded Free-Electron Laser (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Labat, M.Hosaka, M.Shimada, N.Yamamoto, M.Katoh, M.E.Couprie
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102 ページ: 014801-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent Harmonic Generation Experiments on UVSOR-II Storage Ring (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Labat, G.Lambert, M.E.Couprie, M.Shimada, M.Katoh, M.Hosaka, Y.Takashima, T.Hara, A.Mochihashi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 953 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of a Seeded Free-Electron Laser with Helical Undulators (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Labat, M.Hosaka, M.Shimada, M.Katoh, M.E.Couprie
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101 ページ: 164803-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Light Source Development in UVSOR (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤政博
  • 学会等名: The 15th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 発表場所: 広島大学学士会館(広島)(招待講演)
  • 年月日: 2011-03-04
• [学会発表] UVSOR-IIにおける飽和領域でのコヒーレント高調波の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 谷川貴紀、阿達正浩、全炳俊、保坂将人、山本尚人、平義隆、山崎潤一郎、加藤政博
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城)
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Radiation from Laser-modulated and Laser-sliced Electron Bunches in UVSOR-II (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤政博
  • 学会等名: 32nd International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: Hilton Malmoe City, Sweden(招待講演)
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Numerical on Coherent Harmonic Generation Free Electron Laser seeded by Chirped External laser (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Zen, M.Adachi, M.Katoh, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto, T.Tanikawa
  • 学会等名: 32nd International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: Hilton Malmoe City, Sweden
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Saturation Phenomena of VUV Coherent Harmonic Generation at UVSOR-II (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Tanikawa, M.Adachi, M.Katoh, J.Yamazaki, H.Zen, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto
  • 学会等名: 32nd International Free Electron Laser Conference
  • 発表場所: Hilton Malmoe City, Sweden
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] 数値計算によるCHG-FELの研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 全炳俊、阿達正浩、加藤政博、谷川貴紀、平義隆、山本尚人、保坂将人
  • 学会等名: 第7回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 姫路市文化センター(兵庫)
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Observation of Transverse -Longitudinal Coupling effect at UVSOR-II (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Shimada, M.Katoh, M.Adachi, T.Tanikawa, S.Kimura, M.Hosaka, N.Yamamoto, Y.Takashima, T.Takahashi
  • 学会等名: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Study of the Coherent Terahertz Radiation by Laser Bunch Slicing at UVSOR-II Electron Storage Ring (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Yamamoto, M.Shimada, M.Adachi, H.Zen, T.Tanikawa, Y.Taira, S.Kimura, M.Hosaka, Y.Takashima, T.Takahashi, M.Katoh
  • 学会等名: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] Spectral Measurement of VUV CHG at UVSOR-II (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Tanikawa, M.Adachi, M.Katoh, J.Yamazaki, H.Zen, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto
  • 学会等名: 1st International Particle Accelerator Conference (iPAC'10)
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] THz Field Detection of the Coherent Synchrotron Radiation Produced by Laser Bunch Slicing (2010)
  • 著者名/発表者名: I.Katayama, H.Shimosato, M.Bito, K.Furusawa, M.Adachi, M.Shimada, H.Zen, S.Kimura, N.Yamamoto, M.Hosaka, M.Katoh, M.Ashida
  • 学会等名: Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2010)
  • 発表場所: San Jose Convention Center, USA
  • 年月日: 2010-05-16
• [学会発表] 電子蓄積リングとレーザーバンチスライス法を用いたコヒーレントなテラヘルツ光源の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本尚人、保坂将人、島田美帆、阿達正浩、全炳俊、谷川貴紀、平義隆、高嶋圭史、木村真一、高橋俊晴、加藤政博
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会
  • 発表場所: イーグレ姫路(姫路市)
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] Status and Prospects of Coherent Light Source Developments at UVSOR-II (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Adachi, M.Katoh, H.Zen, T. Tanikawa, M.Hosaka, Y.Takashima, N.Yamamoto, Y.Taira
  • 学会等名: 第10回国際放射光技術会議
  • 発表場所: メルボルン国際会議場(メルボルン、オーストラリア)
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] STATUS OF VUV CHG AT UVSOR-II (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Tanikawa, M.Adachi, M.Katoh, J.Yamazaki, H.Zen, M.Hosaka, Y.Taira, N.Yamamoto
  • 学会等名: 第31回国際自由電子レーザー会議
  • 発表場所: BTコンベンションセンター(リバプール、英国)
  • 年月日: 2009-08-25
• [学会発表] UVSOR-IIにおける低α運転とバンチスライス (2008)
  • 著者名/発表者名: 島田美帆、加藤政博、阿達正浩、谷川貴紀、千葉寿、木村真一、保坂将人、山本尚人、高嶋圭史、高橋俊晴
  • 学会等名: 第5回日本加速器学会年会
  • 発表場所: 東広島市中央公民館
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] Microfabrication of Relativistic Electron Beam By Laser and Its Application To THz Coherent Synchrotron Radiation (2008)
  • 著者名/発表者名: N.Yamamoto, M.Katoh, M.Adachi, M.Shimada, S.Kimura, A.Mochihashi, M.Hosaka, Y.Takashima, S.Bielawski, C.Szwaj, C.Evain, T.Hara, T.Takahashi
  • 学会等名: 11th European Particle Accelerator Conference
  • 発表場所: ジェノア(イタリア)
  • 年月日: 2008-06-25