2023 Fiscal Year Annual Research Report
Research on tunable wavelength optical vortex source in high-power terahertz coherent transition radiation
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21K12539
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
境 武志 日本大学, 理工学部, 准教授 (20409147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清 紀弘 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, 上級主任研究員 (20357312)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | コヒーレント遷移放射 / 光渦 / テラヘルツ波光源 / 電子リニアック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
100MeV電子線形加速器で加速され数百fsまで短バンチ化された非常に質の良い電子ビームを本研究では用いている。電子ビームは自由電子レーザー発振やパラメトリックコヒーレントX線放射発生に用いているが、そのビームラインへ薄い金属薄ターゲットを挿入し、テラヘルツ帯域の遷移放射光源発生に応用したテラヘルツ帯遷移放射の光渦の生成を目的としている。発生波長は現状の遷移放射発生系での測定結果から、最も強度の出ている0.5～1 THz付近とし、アルミ製の螺線形状ターゲットをトポロジカルチャージ1の場合で製作した。また、螺線形状の可変機構に関しては、可変機構を1から設計製作すると構造が複雑化することから、真空中でも使用可能な汎用メカニカルシャッターを改良して製作を進めた。動作時の強度を維持するために、チタン薄でシャッターブレードを改良し、真空中でも使用可能な構造とし製作できた。しかし真空中でのシャッター動作試験が完了していなかったため、光渦生成測定にはアルミ製の螺線形状ターゲットでコヒーレント遷移放射光渦生成試験を行った。施設ユーザー利用実験の合間も使用し、干渉計の構築、バンドパスフィルター、ワイヤーグリッド、ツルピカレンズ、パワーセンサー、THz用カメラを用いた測定系を構築し、光渦生成と各測定を行った。測定は加速器本体室で行ったため、大気中の水蒸気吸収の影響はあったが、スペクトル、2次元分布、パワー強度、ワイヤーグリッドを用いた偏光状態を測定し、光渦と考えられる遷移放射光渦を測定できた。偏光状態とレンズを用いた集光状態を測定したが、今後はスリットを用いた方法なども行う必要があると考えられる。しかし、テラヘルツ帯高強度遷移放射光渦生成が加速器を用いて可能になったことから、さらなる詳細測定、性質解明、利用実験など幅広く進めていくことで、応用研究にも波及していくと考えられる。
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