Off-axis parabola mirrorを用いたPulse Stacking Cavity

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1 Off-axis parabola mirrorを用いたPulse Stacking Cavity
基本デザインの検討 ミラー製作進捗状況 広島大先端　佐藤博紀 Cavity Compton Collaboration Meeting 2005年12月07日

2 蓄積率、透過率 Tcav 平面鏡 R1,T1 R4,T4 ｆ R2,T2 R3,T3 放物面鏡 Scav
共鳴条件（Cavity中の位相のずれ=2n）のときScav=T1R2(1+R32R4)/(1-R1R4R2R3)2 T1~1-R1（吸収が小さい）ならR1=R22R32R4のとき最大値をとり（R2~4に関しては単調増加）、そのときScav~R2(1+R32R4)/(1-R22R32R4)~2/(2T2+2T3+T4)　(R2~R3~R4~1) したがって、Scavを大きくするには、パラボラミラーの反射率をできるだけ大きくしなければならない このときTcav=T1R2R3R4/(1-R1R4R2R3)~T4/(2T2+2T3+T4)～1/5(T2~T3~T4)　→　透過光を用いた連結Cavityは困難？

3 連結Cavityについて 蓄積率を上げようとすると透過率は急激に悪くなる→Cavityの連結は現実的でない（Cavity１つの場合と比較してあまり得しない）

4 その他のアイデア １．レーザーをビームスプリッタでN等分してN個のCavityに用いる→非線形効果によるCompton反応数の低下を防ぐ
ビームスプリッタによるビームロス ２．N対のミラーを使ったCavity（1つのCavityにN個の衝突点）by 横谷さん　→　連結Cavityに比べてCavityとCavityの間のMirrorがない分得 蓄積率は１つの衝突点あたり~Scav/N １に比べてAlignmentは困難（１は個々のCavityで調整すればよいが２は全体的に調整しなくてはならない）

5 Cavityの安定性とbeam waist
L1 L2 安定性の条件　(L1-f)(L2-f)>0 (左右対称の場合） L1を一定にしてL2をできるだけfに近づける→beam waistを小さくする 放物面鏡 f=150mm L1=60mm L2 w 149mm 73μm 149.9 41 149.99 23 13

6 ミラーサイズの検討 wθ＝λ/πより、λ～１０６４nmのときw～10μmを達成するにはθ～0.03rad
f（focal length)=150mmとするとビームの拡がりは放物面鏡の位置で4.5mm　→　ミラーΦ20mm程度以上が必要 fを小さくしたほうが鏡位置でのビームサイズは小さいが実際にビームラインにインストールする際はfが大きくないと厳しい（ビームラインとの干渉。衝突角にもよる）

7 ミラーの形状 y=x2/2f f L f/2 D=L2/162f L/22 L=20mm、f=150mmならD=0.12mm

8 軸外し放物面鏡の製作 金属（アルミ、ニッケルなど）なら高い精度で製作可だが反射率が低い（~95%）
練習用にニッケル製を発注 メレスグリオ　OA90°　f=66mm, Φ＝50mm　面精度λ/2程度　83,980円X2枚　納期1ヶ月　 石英ガラス+ 誘電多層膜コート　で反射率99.9%以上を目指す→増幅率400以上 製品 Optical surfaces 社（UK) Surface Accuracy: λ/10 p-v at 633nm. Slope errors < λ/10 per cm Surface micro-roughness: 1nm rms Surface Quality: 60/40 (MIL-O-13830A) Zerodur + Al+MgF coatings 反射率~99.5%（ルミネックス） OAの最大24.4°(f=150mm, Clear Aperture 65mm) １個280万円、納期6ヶ月（ルミネックス） →　検討中

9 合成石英ガラスの購入検討 加工 計測器はあるが研磨機はない→東さんが業者を調べてくれる 高富さんが担当
練習用にシグマのΦ50(t8)、Φ30(t5)およびΦ20(t5)を5枚ずつ購入　→納品済 東芝セラミック　T6040　 不純度濃度<5ppb　1枚10万円　納期2ヶ月 東ソー Canon　<0.1ppb ? 加工 KEK工作センター 計測器はあるが研磨機はない→東さんが業者を調べてくれる 高富さんが担当

10 その他見積り、発注状況 除振台 照沼さんが発注済み（2月納品）
除振台　照沼さんが発注済み（2月納品） 714MHｚパルスレーザー　Time Bandwidth （インデコ）　GE-100 VAN 　浦川さんが発注済み レーザー用光学系→光路（高さ）の再検討 アイソレーター　EOT（ツカサテック）ｘ２ ミラー、ミラーホルダー　Φ＝30mmX5, Φ＝20mmX5　シグマ ビームスプリッタ　20mm□　X３　シグマ 波長板　λ/2 3枚　シグマ　 高さ調整用ロッドおよびロッドスタンド(振動に弱い？）　シグマ ビームステアリングコンボ　x2 シグマ フィルターホルダー　X１　シグマ IRセンサーカード　X １　HCP（インデコ）　→　納品済 オシロスコープ　Tektronix TDS3054B　→発注済 レーザービームプロファイラ 光学ソフトウェア CWレーザー

11 レーザービームプロファイラ 浜ホト COHERENT NDフィルターで光量を減衰 POPスクリーン（ビーム光学系） 視野Φ13~65mm
デジタルCCDカメラ 130万画素 画像処理ボード、ソフトウェア 計295万円（デジタル）or 235万円（アナログ） COHERENT CCDカメラ130万画素　視野8.6mmX6.9mm カメラとソフトで99万円　連続29万円

12 光学解析ソフト レーザーの波面追跡としてはZEMAXよりGLADが適している（ZEMAXは蓄積Cavityができない）

13 今後の予定（短期、中期） Alignment errorの影響の評価 4枚の平面ミラーを用いた蓄積Cavityを組んでみる
加工（研磨、蒸着）業者を探す www-cxro.lbl.gov/optical_constants/