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大上 能悟*; 松尾 衛
Physical Review A, 106(4), p.L041501_1 - L041501_7, 2022/10
被引用回数：2 パーセンタイル：40(Optics)Mechanical rotation and oscillation have far lower frequencies than light does; thus they are not coupled to each other conventionally. In this Letter, we show that the torsional mechanical oscillation of an optical cavity can be coupled to the optical modes by introducing birefringence, which produces nondegenerate modes in the cavity: ordinary and extraordinary rays. Twisting the cavity mixes them and modulates the electromagnetic energy. We find the torsional optomechanical Hamiltonian by quantizing the total energy and reveal that the torsional oscillation can be resonantly driven by light.
永井 良治; 羽島 良一; 沢村 勝; 菊澤 信宏; 西森 信行; 西谷 智博; 峰原 英介
Proceedings of 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 29th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.656 - 658, 2004/08
原研ERL-FELではセンターホール出力の光共振器を採用している。この光共振器のミスアライメントにより受ける影響をFFT-FoxLiを用いたコードにより評価した。その結果、出力側のミラーは全反射ミラーに比べて、ミスアライメントに対して敏感であることがわかった。また全反射ミラーについては位置ずれをミラーの傾きにより補正できることもわかった。
永井 良治; 羽島 良一; 沢村 勝; 西森 信行; 菊澤 信宏; 峰原 英介
Proceedings of 28th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.381 - 383, 2003/08
FELの性能を決める大きな要素の一つが光共振器である。光共振器内での回折損失や出力効率を計算するには光共振器内のモードを計算する必要がある。光共振器内のモードを計算する方法としてはFoX-Liの手法がよく知られているが、この方法は2階積分を繰り返し計算するもので非常に多くの計算時間を必要とするために、十分なパラメータサーチが行えなかった。そこで、この2階積分をFFTを利用した畳み込みを用いることで高速化し光共振器の形状についての十分なパラメータサーチを行える計算コードを開発した。
倉島 俊; 福田 光宏; 宮脇 信正; 奥村 進; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 吉田 健一; 中村 義輝; 荒川 和夫
第14回加速器科学研究発表会報告集, p.359 - 361, 2003/00
原研AVFサイクロトロンは、材料科学・バイオ技術専用のサイクロトロンとして世界で初めて建設され、イオン種・エネルギーを短時間で切り替えるカクテルビーム加速技術,大面積均一照射技術,パルスビーム生成技術,イオン源技術などを開発し、イオンビーム利用研究を先導する最先端の加速器技術を生み出してきた。バイオ技術分野においては、微細孔(マイクロアパーチャ)を用いたコリメート方式により世界に先駆けて開発したビームスポット径約10
mの数百MeV級重イオンマイクロビーム形成技術とシングルイオンヒット技術が生物細胞への局部照射など生体機能解明研究に応用されているが、さらにビームスポット径の高分解能化と照準位置の高精度化を図り、最先端のバイオ・材料研究に資するサブミクロンビーム形成を実現するため、サイクロトロン加速器技術の高度化を進めている。従来のサイクロトロンより加速電場及び磁場の安定性とビームのエネルギー分解能を1桁以上も向上させ、4連四重極レンズを用いたビーム集束方式により数百MeV級重イオンでは世界初となるビームスポット径1m以下のサブミクロンビーム形成の実現を目指している。
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：38.96(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。
倉島 俊; 宮脇 信正; 福田 光宏; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 横田 渉; 奥村 進; 荒川 和夫
Proceedings of 13th Symposium on Accelerator Science and Technology, p.232 - 234, 2001/10
原研AVFサイクロトロンでは、マイクロビーム形成に必要なフラットトップ加速を計画しており、2002年3月には第5高調波重畳のための共振空洞,増幅器等の据付が予定されている。“MAFIA"を用いた電磁場解析により、全加速周波数において、基本波の5倍高調波を励振できる共振空洞を設計した。また、計算から得られた半径方向の電場分布をもとに、フラットトップ加速時におけるビーム平衡軌道計算も行った。
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
Journal of Nuclear Science and Technology, 38(1), p.15 - 18, 2001/01
原研自由電子レーザーでの遠赤外線領域における準平均出力1kW以上でのレーザー発振を達成するために原研自由電子レーザー用高効率出力結合器付光共振器を開発した。この光共振器は近共中心型であり、出力結合器として可動挿入スクレーパ型出力結合器を採用した。この開発の結果、原研自由電子レーザーは準平均出力1kW以上でのレーザー発振を達成した。光共振器の性能を共振器のモード計算コードを用いて評価した。このコードはFox-Liの手法により光共振器内の固有モードを算出するものである。光共振器の性能評価のために効率計数を用いた。効率係数は光共振器の出力と回折損失の量から算出される。可動挿入スクレーパ型出力結合器を用いた光共振器は遠赤外線領域における高出力高効率自由電子レーザーに、とても良く適しているという結論を得た。
倉島 俊; 福田 光宏; 中村 義輝; 奈良 孝幸; 上松 敬; 石堀 郁夫; 田村 宏行; 横田 渉; 奥村 進; 荒川 和夫; et al.
AIP Conference Proceedings 600, p.303 - 305, 2001/00
原研高崎AVFサイクロトロンでは、フラットトップ加速の実現に向けて共振器の改造を検討している。フラットトップ加速とは、一時的ではあるが加速電圧を均一化することによりビームのエネルギー幅を縮小させるものである。原研高崎においてフラットトップ加速を実施する目的は、高エネルギーマイクロビーム形成やサイクロトロン本体の放射化低減等である。フラットトップ加速電圧を得るために、5倍高周波を用いた。5倍の高周波を基本波と同時に励振させるためには、共振器に5倍波用の空洞を新たに付加する必要がある。予備的なモデル試験を行った結果、基本波周波数11、13、15、20MHz においてフラットトップ電圧波形を確認することができた。また、基本波加速電圧30kV時に必要とされる5倍波の消費電力は約1kWであることが分かった。5倍波空洞を共振器に取り付ける空間を広く確保することが難しいため、可能な限りコンパクトな空洞にすることが設計段階において要求される。また、消費される電力も小さいほど良い。この2点を考慮して空洞の最適形状を検討するために、電磁場解析コード MAFIAを用いて計算を行っている。
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
Proceedings of 25th Linear Accelerator Meeting in Japan, p.369 - 371, 2000/07
Fox-Liの手法を用いて光共振器中のモードを計算することにより、原研遠赤外自由電子レーザー用光共振器での最適な外部結合について検討した。可動スクレーパミラー結合とセンターホール結合の効率について、それぞれ外部に取り出されるパワーと損失を算出し評価した。その結果、アンジュレータダクトのアパチャの大きい方向から可動スクレーパミラーを挿入する外部結合が最も効率がよいことがわかり、この結合を用いた光共振器で準平均出力2.34kWを達成した。
荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 福田 光宏; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 田村 宏行
JAERI-Review 99-025, TIARA Annual Report 1998, p.254 - 256, 1999/10
原研サイクロトロンは、1992年に本格的なビームを提供して以来、23,200時間を運転した。昨年度は、3,216時間運転し、28種類のイオンを実験に提供した。また、サイクロトロンの経年劣化対策としてローカルパネルのスイッチ4,000個の交換、RF共振器冷却配管の更新及び既設ECRイオン源のクライストロン電源を更新した。また、高度化対策として制御系計算機を更新し、機能の向上を図った。カクテルビーム加速技術の開発では、M/Q=4シリーズの異種イオン混入防止のためのガス導入系の改造とイオン分離技術を開発した結果について述べた。また、新たにM/Q=2のフルストリップイオンのカクテルビーム加速試験結果について示した。
西森 信行; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏
Review of Scientific Instruments, 69(1), p.327 - 328, 1998/01
被引用回数：6 パーセンタイル：49.16(Instruments & Instrumentation)自由電子レーザーでは、電子ビームの繰り返し周波数が固定されている。従って共振器に入射してくる電子ビームと共振器中を往復する光とが重なりあうように、共振器長を定めてやる必要がある。我々は電子ビームの繰り返し周波数に同期した、パルス幅80fsのモード同期型チタンサファイアレーザーを光共振器に入射して実験を行った。ストリークカメラで観測される時間構造から、100m程度での距離調整後、波の重ね合わせによる光の増大をフォトダイオードで観測し、共振器長を1m程度の精度で調整することに成功した。
西森 信行; 峰原 英介; 杉本 昌義; 沢村 勝; 永井 良治; 菊澤 信宏
Free Electron Laser and Its Application in ASIA, p.201 - 206, 1997/00
自由電子レーザーで光の増幅のためには、アンジュレーター中で放射光と電子ビームが互いにオーバーラップが必要である。そのために光共振器間の距離を精度よく押さえることが必要である。我々はTi:sapphireレーザーを光共振器中に外部から打ち込み、その光を又共振器の外に取り出し、ストリークカメラと光ダイオードの異なる2つの検出器から成るシステムを使って検出した。まず、ストリークカメラで測定し100m以内の精度で共鳴距離を決定し、次に光ダイオードで0.5m以下の精度で共鳴距離を決定した。今回開発したシステムにより、非常に素早く、又高精度に光共振器の共鳴距離を決定できることを実証した。
王 元林
PNC TN9410 93-203, 57 Pages, 1993/03
進行波還流型レゾナントリング(TWRR)の特性について、解析と試験の結果を比較評価した。還流部の特性解析では、マイクロ波(RF)の反射,結合係数,方向性の効果を考慮した。加速管部の解析では、一定インピーダンス型と電場一定型構造の加速管についてRF特性を解析し、ビームローデングのある場合とない場合の比較評価を行った。また、結合係数一定の場合と電流値の変化に合わせて最適な結合係数になるように設定した場合の比較も行った。Q値については、還流部のみの場合と加速管部も含めた総合的なものについても求めた。試作したTWRRを用いて、低出力と高出力のRF試験を行った。試験の結果をもとに、TWRRの安定性について解析評価した。また、同様にTWRRを用いて、クライストロンの窓部(RF窓)単体の特性についても評価した。その結果、特性解析の結果と試験結果は、良く一致することが確認された。
熊田 幸生*; 福本 康志*; 福田 光宏; 荒川 和夫; 唐沢 孝*; 清水 昭*
Proceedings of 13th International Conference on Cyclotrons and Their Applications, p.526 - 529, 1993/00
原研AVFサイクロトロンには、改良された1/4波長型同軸共振器を採用している。住友重機械工業株式会社製の原型となる930型サイクロトロンは、最大ディー電圧50kVのムーヴィングパネル方式の共振器である。しかし原研AVFサイクロトロンの場合には、陽子90MeVを加速するため最大ディー電圧60kV(RF周波数21.14MHz)を発生できる共振器に改良している。共振空胴の体積は1/4の大きさになり、RF周波数域も10.6~22.0MHzを確保している。またシャントインピーダンスは前の型より3倍向上し、電圧安定度0.1%以内、位相安定度
0.3°以内を達成している。実際に陽子90MeVを加速し、引出しビーム電流10Aを得た。
北谷 文人; 植田 憲一*
PNC TJ8627 92-001, 257 Pages, 1992/03
自由電子レーザー(FEL)用高品質光学素子の調査および検査法に関する研究は、以下のような点に中心をおいて実施された。結果を簡単に列挙する。1)周波数安定化レーザーを開発し、超高反射率、超低損失光学素子の特性を測定した。FMサイドバンド法を応用し、ファブリ・ペロー共振器の共振特性から、反射率、透過率、吸収、散乱損失を見積もることができた。2)米国の研究者と共同研究することで、99.99%の反射率をもつミラーを作成し、実際に共振器フィネスが25,000であることを確認した。透過スペクトルは30kHzと測定され、これまでわが国で作成されたファブリ・ペロー共振器としてもっとも狭帯域であった。3)光音響法の改良に続いて、光伝導電流によるレーザーの吸収、損傷機構の解明を進め、アバランシェ電子増倍過程の時間発展過程を世界ではじめて観測した。4)FEL用電子加速器の応用として、イオンエキシマ、アルカリ2原子分子3重項エキシマを研究推進し、真空紫外エキシマ発光、可視光誘導放出過程を観測した。5)第2回FEL研究会を電通大で開催し、国内の研究状況を把握した。6)わが国のコーティングメーカーと協力し、99.985%の反射率をもつミラーを製作し、その特性を解析した。7)FEL用光学素子を含む高性能光字薄膜の開発のために、電通大レーザー極限技術研究センターを事務局とした「高性能光学薄膜研究サークル」を発足させた。現在までに70名を越す大学、研究所、民間の光学研究者が登録され、活動を開始した。
北谷 文人; 植田 憲一*
PNC TJ8627 91-001, 376 Pages, 1991/03
自由電子レーザー(FEL)用の光共振器の特質を考慮した高耐力ミラーを開発するための基礎的研究として、レーザー用光学素子の品質測定法の開発とその応用を本研究の目的とした。また、FELの開発状況を調査するとともに、新しいFELの応用分野を提案した。代表的な成果を以下に挙げる。1)光音響法により、光学薄膜内部の多光子吸収、レーザー損傷を高感度に計測した。2)波長掃引2次元反射率分布計測法を開発し、光学薄膜の膜厚不均一性の測定感度を飛躍的に高めた。3)電子ビーム励起イオンエキシマの理論、実験的な研究を推進し、真空紫外のエキシマ発光を観測した。4)海外のFEL研究動向を調査した。5)FEL研究会を電通大で開催し、国内の研究状況を把握した。
福田 光宏; 荒川 和夫; 中村 義輝; 横田 渉; 神谷 富裕; 奈良 孝幸; 上松 敬; 奥村 進; 石堀 郁夫; 田中 隆一; et al.
Proc. of the 8th Symp. on Accelerator Science and Technology, p.138 - 140, 1991/00
/4同軸型共振器を原研AVFサイクロトロンに据え付けた。この共振器はムーヴィングショート方式により共振同波数を変えるもので、空胴部が軸対称な構造になっていること、高い周波数で伝送線路を短くできることなどの特長により低いアンプ出力パワーで陽子90MeVを加速するのに必要な最大ディー電圧60kVを発生させることができる。従来の同型のAVFサイクロトロンにはムーヴィングパネル方式の共振器が使われていたが、局所的なパワーロスによる熱的損傷が懸念されるため前者の方式を採用した。可変共振周波数範囲は11~22MHz、微調周波数
f/fは1.6%であり、ディー電圧安定度は1
10
である。共振器のQ値、シャントインピーダンスなどの電気的性質をコールドテストにおいて調べた。また、実際にパワーをかけて、RF系の調整・運転が行われた。現在、大きな問題もなくビームテストが行われている。
