2021 Fiscal Year Final Research Report

Development of an intense terahertz-wave source based on coherent Cherenkov radiation matched to circular plane wave

Research Project

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Project/Area Number	19H04406
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 80040:Quantum beam science-related
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	Sei Norihiro 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20357312)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	境武志日本大学, 理工学部, 准教授 (20409147) 田中俊成日本大学, 理工学部, 研究員 (30155147) 小川博嗣国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (60356699) 住友洋介日本大学, 理工学部, 助教 (70729243)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	量子ビーム計測 / コヒーレントチェレンコフ放射 / テラヘルツ / 縦偏光
Outline of Final Research Achievements	By passing a relativistic electron beam though a hollow conical tube made of a high-resistance silicon, an intense terahertz beam based on coherent Cherenkov radiation matched to a circular plane wave has been developed at Laboratory for Electron Beam Research and Application of Nihon University. The generated terahertz beam was transported to a laboratory by a terahertz beamline using a toroidal mirror and analyzed in a dry air environment. The terahertz beam separated from the coherent edge radiation by the Michelson interferometer was confirmed to be the coherent Cherenkov radiation matched to a circular plane wave. We plan to increase the intensity of the terahertz beam and elucidate the characteristics of the longitudinally polarized electric field by improving the hollow conical tube.
Free Research Field	加速器科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	コヒーレントチェレンコフ放射の基本特性に関する研究は東北大学や京都大学にて20年ほど前に行われていたが、集光の困難さ故に光源としては普及しなかった。しかし、10年ほど前にUCLAが金属被覆の石英中空円錐管にて単色のコヒーレントチェレンコフ放射発生に成功し、再び脚光を浴びるようになった。この研究では0.01mJを超える出力が得られているが、単色化のためにパルス幅が長くなり、尖頭出力はMWには到達しない。本研究では、誘電体構造を工夫して円錐面で広がる放射を平面波に変換するため、従来にない高尖頭出力・高平均出力の広帯域テラヘルツ光を創生できる。加速器科学の発展とテラヘルツ応用の推進が期待される。