JP6340526B2 - 光共振器 - Google Patents
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Description
本出願は、2013年11月11日に出願された米国仮特許出願第US61/914737号及び2014年5月1日に出願された米国仮特許出願第US61/987126号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
特許文献7は特許文献1と同じであるが、関連事項は異なる。
1.
2つ以上の独立したレーザー光路及び前記レーザー光路の交差と各々の独立したレーザー光路の両端で各々の独立したレーザーを導き、出力し反射する窓を内含する光学系を備えることを特徴とする光共振器の構成とした。
2.
前記光学系として、共振鏡を備え、該共振鏡間に2つ以上のレーザーを周回させるレーザー光路を形成させ、該レーザー光路を交差させる光学系を備える光共振器であって、2つ以上の偏光レーザーを周回させる前記1に記載の光共振器の構成とした。
3.
前記レーザー光路の交差位置に電子ビーム導入部が挿入される光共振器であって、2つ以上の偏光レーザーを周回させ、前記偏光レーザーに電子ビームが照射され、偏光X線を発生させる前記2に記載の光共振器の構成とした。
4.
前記偏光レーザーが偏光成分に分離された偏光レーザーであり、該偏光成分に電子ビームが照射され、偏光X線を発生させる請求項2に記載の光共振器の構成とした。
5.
前記偏光レーザーが偏光成分に分離された偏光レーザーであり、該偏光成分に電子ビームが照射され、偏光X線を発生させる請求項3に記載の光共振器の構成とした。
6.
前記偏光レーザー光路の交差位置に干渉縞を形成させる請求項2に記載の光共振器の構成とした。
7.
前記偏光レーザーの交差位置の干渉縞に電子ビーム導入部が挿入され、干渉縞に電子ビームが照射され、X線を発生させる請求項6に記載の光共振器の構成とした。
8.
共振鏡、該共振鏡間に形成されるレーザー光路、該レーザー光路の交差位置にX線集光レンズ及びピンホールを備える光学素子を内蔵する電子ビーム導入部が挿入され、前記交差位置のレーザーに電子ビームが照射され、X線が発生され、発生X線が前記光学素子を介して干渉性のX線に変換されることを特徴とする光共振器の構成とした。
9.
レーザー干渉縞を生成するようにひずみが与えられた共振鏡及び前記共振鏡間の光路に挿入された電子ビーム導入管から構成される光共振器であって、前記共振鏡間の光路にレーザー干渉縞が生成され、該生成のレーザー干渉縞に前記電子ビーム導入管によって導入される電子ビームが照射され、それによって干渉性X線を発生させることを特徴とする光共振器の構成とした。
10.
前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項2に記載の光共振器の構成とした。
11.
前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項3に記載の光共振器の構成とした。
12.
前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項4に記載の光共振器の構成とした。
13.
前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項5に記載の光共振器の構成とした。
14.
前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項6に記載の光共振器の構成とした。
15.
前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項7に記載の光共振器の構成とした。
16.
前記光共振器として2次元4鏡光共振器又は3次元4鏡光共振器が用いられる請求項8に記載の光共振器の構成とした。
本発明光共振器の一つである3次元8鏡光共振器は、前記2つ以上の偏光レーザーを光共振器内に周回させることを可能にする。例えば、偏光成分に分離された偏光レーザーに電子ビームを照射することにより、偏光レーザーの偏光成分に依存した偏光X線の発生を可能にする。前記3次元8鏡光共振器は、2つの偏光レーザー光路の交差の形成を可能にするので、該交差点に電子ビーム照射のための電子ビーム導入ポートを備える3次元8鏡光共振器は、照射電子ビームの電子バンチの時間間隔又は偏光レーザーの光子の時間間隔(通常、10ナノ秒以内)で、交互に発生させることが可能である。本発明による偏光X線の発振は、従来のシンクロトン放射偏光X線の切換え速度である2kHzに比べて10万倍も高速である。
前記3次元8鏡光共振器は、2つの偏光レーザーの交差位置にレーザー干渉縞を形成させることを可能にする。したがって、レーザー干渉縞の位置に電子ビーム照射のための電子ビーム導入ポートを備える3次元8鏡光共振器は、レーザー干渉縞の形状を反映するX線を発生させることが可能である。前記レーザー干渉縞の形成及びX線の発生は、本発明者が発見した原理に基づいてなされる。
本発明の光共振器は、従来の大強度レーザー発振器に比べて非常にコンパクトな装置でありながら、本発明の光共振器により生成することができる高輝度偏光レーザーパルスのエミッタンスは、通常、0.08μm−rad以下であり、出力はメガワットクラスであるので、従来の大強度レーザー発振器のレーザー出力と同等又はそれ以上の出力である。本発明により生成することができる高輝度偏光X線は、軟X線〜ガンマ線の領域にあり、該偏光X線のエミッタンスは、通常、0.08μm−rad以下であるので、SPring−8及びSACLAと比べて遜色のないほど高輝度である。前記電子ビーム照射ポートに導入される電子ビームを製造する加速器としては、長さ6メートル程度の高周波直線加速器を用いることができる。したがって、本発明は、高輝度偏光X線を驚くほど高速に通常10ナノ秒以下の間隔で交互に生成し、及びコヒーレントX線の生成が可能な先進的且つ革新的なコンパクトなX線発生装置の提供を可能にする。
前記干渉縞の間隔(d)は、偏光レーザーの波長に依存する。このことは、短波長レーザーの波長に依存して、X線の波長範囲に近い縞間隔を有するレーザー干渉縞の形成を可能にする。このことが、本発明が干渉性のX線の発生を可能にするという本質的な根拠と意義を与えている。
特許文献7は、4つのレーザー光路の集束点(25.1〜25.4)が一直線上に並ぶように光学系を調整することによって入力レーザー光のコヒーレントの追加を行う光共振器を開示している。 同文献は、「2つのレーザー光路が交差する集束点(25.2、25.3)でのレーザー干渉は、有効波面ベクトルの方向を揃えることができるので、例えば、2つの共振器ミラー例えばミラー22及びミラー24の間、又はミラーの側に電子ビームを入れることができ、発生させる放射線の方向を操作することができる。」(第27頁第4行目〜同頁8行目)。さらに、同文献は、「硬X線放射発生については、ターゲットがターゲット源(図示省略)によって集束点25に供給される。ターゲットしての電子バンチの場合、集束点25において、電子ビーム源(図示省略)からの相対論的電子の電子ビームが、増強共振器20内に供給される導入用共振器のパルス1の伝搬方向に対向する方向に向けられる。電子ビームを集束点に当てる方法についての更なる詳細が、以下に、図8を参照して述べられる」(第34頁第32行目〜第35頁第6行目にかけての記述)ことを開示している。つまり、要約すると電子ビームはレーザーパルスと衝突させる方向に向かって照射されるということであり、これは、前記特許文献2、3の開示と何ら変わらない。
しかし、特許文献7は、本発明の技術的実施態様、光共振器に2つ以上の偏光レーザーを周回させることにより干渉縞を形成させる技術、これに電子ビームを照射することにより干渉性のX線を発生させる技術は、記載も示唆もしていないからである。
B 2つ以上の偏光レーザーを周回させる光共振器
C 偏光X線を生成する光共振器
D 2つ以上の偏光レーザーを周回させる3次元8鏡光共振器
E 偏光X線を生成する3次元8鏡光共振器
F 2つ以上の偏光レーザーを周回させる3次元8鏡光共振器
G 偏光X線を生成する3次元8鏡光共振器
H レーザー干渉縞を形成させる光共振器
I レーザー干渉縞を形成させX線を生成する光共振器
J レーザー干渉縞を形成させる3次元8鏡光共振器
K レーザー干渉縞を形成させX線を生成する3次元8鏡光共振器
L X線集光レンズ及びピンホールを備える光学素子を内蔵する電子ビーム導入部を挿入する光共振器
M 干渉性のX線を生成する2次元4鏡光共振器
N 干渉性のX線を生成する3次元4鏡光共振器
a 偏光レーザー
b 偏光レーザー
ε 2つ以上の偏光レーザーを周回させる光学系
Z 交差位置を貫通する方向
α 共振鏡間の角度
β 電子ビーム導入部とレーザー光路との角度
1 共振鏡
2 共振鏡
3 レーザー光路
4 レーザー光路
5 交差位置又は衝突点
6 電子ビーム導入部
7 入射電子ビーム
8 偏光X線
9 余分の電子ビーム
10 筐体
11 ミラーホルダー
12 反射鏡
13 発生X線
14 光学素子
15 電子ビーム導入部
Claims (12)
- 独立した2つ以上のレーザー光をそれぞれ増幅する共振鏡を備え、該共振鏡間に2つ以上のレーザー光を周回させるレーザー光路を形成させ、該レーザー光路を交差させる光学系を備える光共振器であって、2つ以上の偏光レーザー光を独立して周回させることを特徴とする光共振器。
- 前記レーザー光路の交差位置に電子ビーム導入部が挿入される光共振器であって、2つ以上の偏光レーザー光を独立して周回させ、前記偏光レーザー光に電子ビームが照射され、偏光X線を発生させる請求項1に記載の光共振器。
- 前記偏光レーザー光が偏光成分に分離された偏光レーザー光であり、該偏光成分に電子ビームが照射され、偏光X線を発生させる請求項1に記載の光共振器。
- 前記偏光レーザー光が偏光成分に分離された偏光レーザー光であり、該偏光成分に電子ビームが照射され、偏光X線を発生させる請求項2に記載の光共振器。
- 前記レーザー光路の交差位置に干渉縞を形成させる請求項1に記載の光共振器。
- 前記レーザー光路の交差位置の干渉縞に電子ビーム導入部が挿入され、干渉縞に電子ビーム照射され、X線を発生させる請求項5に記載の光共振器。
- 前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項1に記載の光共振器。
- 前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項2に記載の光共振器。
- 前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項3に記載の光共振器。
- 前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項4に記載の光共振器。
- 前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項5に記載の光共振器。
- 前記光共振器として3次元8鏡光共振器が用いられる請求項6に記載の光共振器。
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