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論文

Systematic measurement of maximum efficiencies and detuning lengths at JAERI free-electron laser

西森 信行; 羽島 良一; 永井 良治; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.134 - 137, 2002/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.32(Instruments & Instrumentation)

FEL変換効率($$eta$$)のデチューニング曲線をさまざまなゲインとロスのパラメーターで測定を行った。デチューニング長(dL)の絶対値は変換効率の最大付近で0.1$$mu$$mの精度で測定を行った。そのために外部レーザーを用いた光共振器内でのパルススタッキングを利用する。FELのゲインはバンチ電荷を変える方法ではなく、アンジュレーターギャップ長を変えることにより行った。理由はゲインを瞬時に変更することが可能で、電子バンチ性能を保持できるためである。高ゲイン,低ロス領域での最大$$eta$$はdL=0$$mu$$mで得られ、超放射領域における理論値より大きな値が得られる。これに対し低ゲイン領域ではdL=0$$mu$$mより短いところで最大$$eta$$が得られ、理論値と似た値を持つ。

論文

Intense ultrashort pulse generation using the JAERI far-infrared free-electron laser

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 菊澤 信宏; 沢村 勝; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.129 - 133, 2002/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:58.32(Instruments & Instrumentation)

原研遠赤外自由電子レーザーにおいて高強度極短パルスを発生した。光共振器長を電子バンチ繰り返しと完全に同期した時に最も短く強度の強いパルスを得ることができ波長22.5ミクロンでパルス幅は250fsであった。これは光のサイクルの約3.7周期に相当し、数値計算の結果とよく一致している。FELパルスのエネルギーは100$$mu$$Jに達した。2次のオートコリレーションによるパルス幅の計測には厚さ2mmのTe結晶を用いた。光共振器長と電子バンチ繰り返しの同期をずらしていくとサブパルスが現れてくるが、このサブパルスの現れ方も計算結果とよく一致していた。

論文

High-efficiency ultrashort pulse generation in a high-gain FEL oscillator near the perfect synchronism

羽島 良一; 西森 信行; 永井 良治; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.113 - 118, 2002/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.46(Instruments & Instrumentation)

ゲインの十分大きなFEL発振器では、電子バンチと光パルスの完全同期状態で高効率・超短パルスの発生が可能であることが原研FELで実証された。原研FELで行なった実験では、従来の理論で示されている短バンチFEL発振器の効率に関するスケーリング則を超えた高い効率が得られ、また、この時の光パルスは4サイクル以下の超短パルスであった。これらの実験結果は数値解析の結果とよく一致しており、「持続的なスーパーラディアンス発振」とよぶべき新しい発振形態であると考えられる。

論文

Highly efficient and high-power industrial FELs driven by a compact, stand-alone and zero-boil-off superconducting rf Linac

峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 483(1-2), p.8 - 13, 2002/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:20.62(Instruments & Instrumentation)

原研FELグループは、波長可変,高効率,高平均出力,高ピーク出力,極短パルス自由電子レーザーを21世紀のスーパーツール,工業用自由電子レーザーとして実現するために、エネルギー回収配位を持つ小型自立式無蒸発型超伝導リニアックによって駆動される自由電子レーザー概略設計し、開発した。ここでは、工業用自由電子レーザーに対する市場からの要求,8年に渡る原研小型自立式無蒸発型冷凍装置の運転経験とその開発概念から得られる答え,新しい高効率,高出力,極短パルス発振モードの発見,エネルギー回収配置に関する議論が含まれる。

論文

Direct observation of beam bunching in BWO experiments

森本 巌; Zheng, X. D.*; 前原 直; 木代 純逸*; 高山 健*; 堀岡 一彦*; 石塚 浩*; 川崎 温*; 志甫 諒

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.509 - 513, 2001/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

ミリ波帯自由電子レーザーのシードパワー源として、線形誘導加速器La$$_{1-x}$$を用いたBWO実験研究が行われている。La$$_{x-1}$$では、ビームエネルギー1MeV,ビーム電流数kA,パルス幅100nsの電子ビームを加速している。BWO実験では、アニュラービームをガイド磁場ITを用いてコルゲート導波管へ入射している。今までのところ、9.8GHz, 200MWの発振に成功している。このBWO実験では、電子銃からコルゲート導波管入口へのアニュラービームの伝送が重要である。今回、このビーム伝送実験の詳細について発表する。

論文

Simulated performance of the energy-recovery transport system for the JAERI-FEL

静間 俊行; 羽島 良一; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.569 - 573, 2001/12

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.41(Instruments & Instrumentation)

自由電子レーザー研究グループでは、超伝導リニアックを用いた高出力自由電子レーザーの開発を行ってきた。現在、波長領域20-30$$mu$$mにおいて、マクロ平均出力2kW以上の安定したレーザー発振に成功している。レーザー出力のさらなる向上のため、ビームエネルギー回収実験を計画している。本会議では、エネルギー回収輸送系の詳細な設計について報告するとともに、この輸送系での電子ビームの運動学のシミュレーション結果について報告する。

論文

High extraction efficiency observed at JAERI free-electron laser

西森 信行; 羽島 良一; 永井 良治; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.266 - 269, 2001/12

 被引用回数:12 パーセンタイル:33.01(Instruments & Instrumentation)

原研FELでは波長22$$mu$$mのFELでマクロパルス平均出力1.7kW(2.3kW)を達成した。括弧値はFEL取り出し窓をブリュースター角に設定して得られる推定値。電子ビームからFELへの変換効率は発振後の電子ビームのエネルギー広がりから得られ、4.6%であった。ビームエネルギーが100kWなので4.6kW得られるはずだが、回折損等から取り出しは半分となっている。通常、変換効率の最大は光共振器デチューニングが0付近で得られるが、ゲインが小さく発振しない。最近のJAERI FELの性能向上で、ピーク電流の高い電子ビームが得られ、高ゲインとなり今回の成果に繋がった。

論文

An Optical resonator with insertable scraper output coupler for the JAERI far-infrared free-electron laser

永井 良治; 羽島 良一; 西森 信行; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 静間 俊行; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.519 - 523, 2001/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:59.24(Instruments & Instrumentation)

原研遠赤外自由電子レーザーのためのスクレーパ型外部結合を用いた光共振器の性能についてFox-Liの手法を用いて検討した。スクレーパ型とセンターホール型の外部結合と回折損失を算出し、効率について評価検討した。その結果スクレーパ型外部結合の方がより効率的であることがわかった。

論文

Third-harmonic lasing at JAERI-FEL

羽島 良一; 永井 良治; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.43 - 46, 2001/12

 被引用回数:10 パーセンタイル:38.64(Instruments & Instrumentation)

原研超伝導FELでは、3倍高調波の発振に成功した。3倍高調波の発振は、SEGコートミラーと呼ばれる新しいタイプの赤外用反射ミラーを用いて行った。これは、通常の金コートミラーの表面に誘導体多層膜を重ねたもので、特定の波長のみに対して極めて高い反射率を示す。実験では、3倍高調波(7$$mu$$m)に同調したSEGコートミラーを用いて、基本波(22$$mu$$m)の発振を抑止し、3倍高調波のみを発振させることに成功した。これまでに得られた3倍高調波の出力は、マクロパルス平均で15Wである。また、発振はシングル・スーパーモード領域である。

論文

Analyses of superradiance and spiking-mode lasing observed at JAERI-FEL

羽島 良一; 西森 信行; 永井 良治; 峰原 英介

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 475(1-3), p.270 - 275, 2001/12

 被引用回数:15 パーセンタイル:26.39(Instruments & Instrumentation)

原研超伝導FELは、2kW超(マクロパルス平均出力)の発振を得た。この時の変換効率は、アンジュレータ周期数で決まる制限を超えている。この高効率発振のメカニズムを理解するために、パルス伝播の数値計算を行い実験結果と比較した。数値計算で得られた光共振器デチューニング曲線は、実験結果とよく一致し、デチューニングがゼロに近づくにつれて、発振形態はスパイク型からスーパーラディアンスーの移行を示している。変換効率の最大値は共振器長がバンチ間隔に完全に一致した時に得られ、この時の発振形態は、線形領域のスーパーラディアンスを経て、カオス的な領域の非線形スーパーラディアンスとなる。

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