非破壊バンチシェイプモニタのためのレーザー開発

Development of laser for non-destructive bunch shape monitor

道根 百合奈*; 原田 寛之  ; 米田 仁紀*; 小野田 元喜*; Saha, P. K.   ; 山田 逸平 ; 佐藤 篤*; 金正 倫計  

Michine, Yurina*; Harada, Hiroyuki; Yoneda, Hitoki*; Onoda, Genki*; Saha, P. K.; Yamada, Ippei; Sato, Atsushi*; Kinsho, Michikazu

本研究では、大強度陽子加速器において、レーザーを用いてイオンビームの時間構造を計測する非破壊型のバンチシェイプモニタを開発している。本モニタは、レーザーにて負水素イオン(陽子に電子が2つ付与したイオン)の電子を1つ剥ぎ取りその電子剥離した量を計測することでバンチシェイプを非破壊で測定するものである。世界で初めてその測定に成功したが、イオンビームの計算によるパルス幅190ピコ秒に対して、実測結果は250ピコ秒であった。それは、実験に用いたレーザーのパルス幅が150ピコ秒であったことが要因だと判明した。本研究では、レーザーの短パルス化(目標:20ピコ秒)を目指し、2018年ノーベル物理学賞を受賞したチャープパルス増幅法のパルス圧縮法を活用した。初段レーザーの周波数を拡げ、その後レーザー出力を増幅し、最後に回折格子を通してパルス圧縮する手法である。20ピコ秒のパルス幅にするには、22GHz以上の周波数拡がりにしなければならないため、位相変調器などを導入して開発を行った。その結果、61GHzまで周波数を拡げることに成功し、7.2ピコ秒まで圧縮することに成功した。本発表では、開発の概要や手法を紹介し、その結果を報告する。

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