2018 Fiscal Year Annual Research Report
Polarization control for crossed-undulator superradiance
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17H01070
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
濱 広幸 東北大学, 電子光理学研究センター, 教授 (70198795)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 俊哉 東北大学, 電子光理学研究センター, 助教 (10431496)
日出 富士雄 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60292207)
柏木 茂 東北大学, 電子光理学研究センター, 准教授 (60329133)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | コヒーレント放射 / 偏光操作 / 電子加速器 / 交叉型アンジュレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は電子加速器をベースにした特徴あるTHz光源の確立を目指すものであり、垂直と水平の２方向に電子ビームを蛇行させるプラナー型アンジュレータをタンデムにおいた交叉型アンジュレータと呼ぶシステムを構築して、偏光状態を高速で操作できる光源の開発研究を推進している。短パルス電子ビームが放つ位相が揃った互いに偏光面が直行する２つの直線偏光について、位相を制御した光電場の重畳によって直線偏光から楕円偏光及び円偏光を生成する。前年度までに開発・整備した数値シミュレーションコードを用いて、本年度は理論的にどの程度の偏光度を得られるか検討した。数値シミュレーションも含めて、光の横方向モードの特性を示すストークスパラメータを用いて偏光状態や偏光度を詳しく調べた。また共鳴波長を約150μm（周波数では2THz）として、実証実験に用いる周期長8cm、周期数７の交叉型アンジュレータシステムの詳細設計を行い、プロトタイプ器を製作した。実証実験に最適化するために、２台とも全く同一構造の固定ギャップのシンプルな構造とした。シミュレーション調査では、波長が理想的な電子ビームと周期数が無限大アンジュレータを用いた場合、観測臨み角が約2mradの範囲で100％の円偏光度が得られる事が明らかになったが、実験室のスペースの制約が厳しいために、周期数７の交叉アンジュレータシステムでは円偏光度が92％程度に低下すると見積もられたが、本質的に影響を及ぼすほど大きな量ではないことから、システム全体に大きな問題がないと判断した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①初年度（平成29年度）に購入予定であったテラヘルツカメラが販売中止となり、予算を繰り越して２次元ステージを用いたイメージング装置を予定より早く完成し、テスト実験を行い良好に動作する事を確認した。
②交叉型アンジュレータシステムのアンジュレータ部について磁気回路の設計が順調に進み、得られる放射スペクトルも評価が終了し、年度内に製作することができた。完成後の大雑把磁場測定結果は良好であったが、精密測定は次年度に行う予定である。
③２つのアンジュレータの間に置く位相調整器（１番目からのアンジュレータ光を遅延し電子ビームにオバーラップさせる。機械的に遅延時間を制御する機構を持つ。）が、当初案ではビーム輸送路が相当に長くなりt-ACTS実験室に入らないことが判明したが、偏光制御実証実験に特化したシンプルな構造の代替案を構築することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
①製作した交叉型アンジュレータの精密な特性評価を早期に行い、機能的に不都合があった場合に対処する時間を確保する。
②平成31年度中に今年度に提案した代替案の位相調整器のコンポーネント（電磁石、真空槽、ビームモニター）を製作するために、ビームダイナミクスの詳細に調べ、磁場の高次の非線形効果や自由電子レーザーでも問題視されている現象、すなわち電子バンチが放つコヒーレント放射が自らビーム性能を劣化させる影響を多体系シミュレーション計算で評価することをできる限り早期に遂行し、問題点を洗い出す。
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[Journal Article] Study on Generation of Variable Polarized Coherent THz Radiation Using a Crossed Undulator2018
Author(s)
Hirotoshi Saito, Hiroyuki Hama, Fujio Hinode, Ken Kanomata, Shigeru Kashiwagi, Sadao Miura, Toshiya Muto, Ikurou Nagasawa, Ken-ichi Nanbu, Shingo Ninomiya, Ken Takahashi
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Journal Title
Proc. 29th Linear Accelerator Conf. (LINAC'18)
Volume: -
Pages: 157-159
Open Access
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