A Possibility for using an APPLE undulator to generate a photon beam with transverse optical modes

APPLE型可変偏光アンジュレータを使用した軌道角運動量を持った光の発生の可能性について

佐々木 茂美*; McNulty, I.*; 島田 太平 

Sasaki, Shigemi*; McNulty, I.*; Shimada, Taihei

軌道角運動量を輸送する光子が存在することは、光学やレーザ科学の分野において、興味深い問題である。このような光子の特性は、近年特にX線領域において、軌道角運動量を探る手段として注目されている。しかしながら、可視光領域と違いX線領域においてこの光を作り出すことは困難であり、シンクロトロン放射においても、このような光を直接作り出す研究は行われていない。このような状況において、APPLE型可変偏光アンジュレータを使用して、ラゲール・ガウシアンモードあるいはエルミート・ガウシアンモードの光が発生する可能性を調べた。その結果、円偏光モードの2次光が、=1のLGモードに相当し、直線偏光モードの2次光が、=1のHGモードに相当することを見いだした。APPLE型可変偏光アンジュレータと分光器の組合せによって、放射光における新たな分野が開けることを提案する。

Photons that carry orbital angular momentum are of great interest to the optics communities. This property of photon beams was recently demonstrated in the X-ray regime and may be useful to probe angular momentum in matter. However, by comparison to the visible light, it is difficult to fabricate efficient achromatic optics to generate these optical modes in X-rays. In spite of these inconveniences, there has been no investigation of the possibility of using a synchrotron light source to directly generate an X-ray beam with transverse optical modes. In this paper, we investigate use of an APPLE-type undulator for generating L-G and H-G mode beams. We find that the 2nd harmonic radiation in the circular mode corresponds to an LG beam with =1, and the 2nd harmonic in the linear mode corresponds to an HG beam with =1. The combination of an APPLE device and monochromator optics may provide an opportunity for a new type of experimental research in the synchrotron radiation community.