フェムト秒時間分解・電子ビーム３次元バンチ形状モニターの研究開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23360045
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 冨澤 宏光 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 副主幹研究員 (40344395)
• 研究分担者: 南出 泰亜 独立行政法人理化学研究所, テラヘルツ光源研究チーム, チームリーダー (10322687) ; 谷内 努 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 副主幹研究員 (60360822) ; 岡安 雄一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 研究員 (90509910) ; 松原 伸一 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 研究員 (90532135) ; 伊達 伸 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 主幹研究員 (10372145)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: EOサンプリング / 有機EO結晶 / ３次元バンチ形状モニター / フェムト秒バンチ計測 / XFEL / EOサンプリングの空間多重化 / 電荷モーメント / EOサンプリングの波長多重化

研究概要

今年度は、SPring-8内の先端加速器であるVUV FEL試験加速器において、昨年度に完成して常時モニターとして利用できる状態になっていたEOサンプリング装置を改良し、３次元バンチ形状計測のための波長多重化方式の検証試験を行った。また、RF電子銃試験施設は極短バンチ電子ビーム生成のための大改造を実施し、３次元バンチ形状を計測するための空間多重化EOサンプリングの高時間分解能計測が可能な施設を完成した。完成した施設で試験するためのモニターシステムの開発を今年度は進めた。VUV FEL試験加速器では、昨年度に引き続きDAST結晶による長期安定度に関する基礎データ、および放射線損傷に関するデータも蓄積された。有機結晶の高品質化のために理研仙台の南出チームリーダーとアニーリング技術と光学研磨技術を組み合わせる基本工程を決定し、加速器用EO素子として再現性が良いものが出来る体制を築き上げた。
プローブレーザ光源の開発では、フォトニック結晶LMAファイバーを用いたスペクトル帯域幅300 nm [FWHM]の発生が長期に安定的に実現できるレベルに達し、NOPA方式で増幅することにも成功した。さらにその上で、矩形パルス化を保持するためのチャープスキャン計測によるフィードバックにも成功している。
３次元EOサンプリングは、波長多重化方式から空間多重化方式へと大きく方針を変え、実際にS/Nの改善が大幅になされる技術がすべて揃った。
別のプローブレーザー方式である、円錐屈折による円環ビーム発生に関しては、１オクターブ光源での円錐屈折を実現し、波長分散による光軸の波長依存性における利用上の問題点を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Feasibility study of a single-shot 3D electron bunch shape monitor with an Electro-Optic sampling technique (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡安雄一,冨澤宏光,松原伸一,熊谷教孝, 前川陽, 上坂充, 石川哲也
  • 雑誌名: Phys. Rev. ST Accel. Beams 巻: Vol.16 ページ: 052801-052812
  • DOI: 10.1103/PhysRevSTAB.16.052801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compact XFEL and AMO sciences: SACLA and SCSS (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yabashi, T. Togashi, T. Hara, M. Nagasono, Y. Otake, H. Tanaka, T. Tanaka, K. Togawa, H. Tomizawa, T. Ishikawa
  • 雑誌名: Journal of Physics B 巻: 46 ページ: 164001-164019
  • DOI: 10.1088/0953-4075/46/16/164001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full-coherent free electron laser seeded by 13th and 15th-order harmonics of near-infrared femtosecond laser pulses (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, A. Iwasaki, S. Owada, K. Yamanouchi, E. J. Takahashi, K. Midorikawa, M. Aoyama, K. Yamakawa, T. Togashi, T. Hatsui, T. Hara, T. Kameshima, H. Kitamura, N. Kumagai, S. Matsubara, M. Nagasono, H. Ohashi, T. Ohshima, K. Tamasaku, H. Tanaka, T. Tanaka, K. Togawa, H. Tomizawa, T. Watanabe, M. Yabashi, T. Ishikawa
  • 雑誌名: Journal of Physics B 巻: 46 ページ: 164006-164011
  • DOI: 10.1088/0953-4075/46/16/164006
  • 査読あり
• [雑誌論文] A picosecond thin-rod Yb:YAG regenerative laser amplifier with the high average power of 20 W (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Matsubara, M. Tanaka, M. Takama, H. Hitotsuya, T. Kobayashi, S. Kawato
  • 雑誌名: Laser Physics Letters 巻: 10 ページ: 055810-055814
  • DOI: 10.1088/1612-2011/10/5/055810
  • 査読あり
• [学会発表] EO方式・HHG シード型フルコヒーレント EUV自由電子レーザーの実現と高度利用に関する総合技術の確立
  • 著者名/発表者名: 冨澤宏光
  • 学会等名: 第 7 回大阪大学近藤賞 技術貢献賞 受賞講演
  • 発表場所: 大阪大学 吹田キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Stable Operation of HHG-Seeded EUV-FEL at the SCSS Test Accelerator
  • 著者名/発表者名: H. Tomizawa
  • 学会等名: Free Electron Laser Conference 2013
  • 発表場所: Manhattan, USA
• [学会発表] The First Demonstration of EOS 3D-BCD Monitor to Maximize 3D-Overlapping for HHG-Seeded FEL
  • 著者名/発表者名: H. Tomizawa
  • 学会等名: The 2nd International Beam Instrumentation Conference
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 招待講演
• [学会発表] The operation status and future plans of SACLA accelerator
  • 著者名/発表者名: H. Tomizawa
  • 学会等名: The 6th Workshop on FEL Science
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Progress Report of the Spectral Decoding Based EOS with Organic Pockels EO Crystals
  • 著者名/発表者名: Y. Okayasu, S. Matsubara, K. Ogawa, T. Matsukawa, H. Minamide, H. Tomizawa
  • 学会等名: The 2nd International Beam Instrumentation Conference
  • 発表場所: Oxford, UK