TOHOKU UNIVERSITY Researchers

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Yuuki Uesugi

Section

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials

Job title

Assistant Professor

Degree

博士（理学）（広島大学）
修士（理学）（広島大学）

researchmap

https://researchmap.jp/yuukiuesugi

Research History 6

2024/02 - 2026/05

Tohoku University
2016/06 - 2026/05

Tohoku University　Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials
2021/07 - 2023/05

Tohoku University
2020/11 - 2022/03

Japan Science and Technology Agency
2016/04 - 2016/05

Tohoku University　Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials
2014/04 - 2016/03

日本学術振興会　広島大学大学院先端物質科学研究科　特別研究員

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Professional Memberships 4

日本顕微鏡学会

2019 - Present
THE JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS

2016 - Present
THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN

2010 - Present
PARTICLE ACCELERATOR SOCIETY OF JAPAN

2015 - 2022

Research Areas 3

Energy / Quantum beam science /
Nanotechnology/Materials / Optical engineering and photonics /
Natural sciences / Particle, nuclear, cosmic-ray, and astrophysics - experiment /

Awards 3

第32回（令和3年度）トーキン科学技術賞トーキン財団奨励賞

2022/03　トーキン科学技術振興財団　超短パルスレーザーを駆使した極限ナノ薄膜加工技術
籏野奨学基金第13回多元物質科学研究所奨励賞

2018/12　東北大学多元物質科学研究所　フェムト秒レーザー干渉加工による電子位相ホログラムの実現
第12回日本加速器学会日本加速器学会年会賞（ポスター部門）

2015/08　日本加速器学会　レーザーコンプトン光源のための高フィネス自発共鳴型光蓄積共振器の開発

Papers 23

Crossed ponderomotive lenses for spherical aberration correction in electron optics Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa

Physical Review A　112　013507-1-013507-10　2025/06/17
Publisher: American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/jk8d-dn5z 　

ISSN： 2469-9926

eISSN： 2469-9934
Laser nanoprocessing via an enhanced longitudinal electric field of a radially polarized beam Peer-reviewed

Yukine Tsuru, Yuichi Kozawa, Yuuki Uesugi, Shunichi Sato

Optics Letters　49　(6)　1405-1408　2024/03/15

DOI： 10.1364/OL.517382 　
Graded arc beam in light needle microscopy for axially resolved, rapid volumetric imaging without nonlinear processes Peer-reviewed

Daisuke Kume, Yuichi Kozawa, Ryosuke Kawakami, Hirokazu Ishii, Yuki Watakabe, Yuuki Uesugi, Takeshi Imamura, Tomomi Nemoto, Shunichi Sato

Optics Express　32　(5)　7289-7306　2024/02/26

DOI： 10.1364/OE.516437 　
Nanoprocessing of Self-Suspended Monolayer Graphene and Defect Formation by Femtosecond-Laser Irradiation Peer-reviewed

Naohiro Kadoguchi, Yuuki Uesugi, Makoto Nagasako, Tetsuro Kobayashi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Nano Letters　23　(11)　4893-4900　2023/05/16
Publisher: American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.nanolett.3c00594 　

ISSN： 1530-6984

eISSN： 1530-6992
Multi-beam ultrafast laser processing of free-standing nanofilms Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Taito Miwa, Naohiro Kadoguchi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Applied Physics A　129　101-1-9　2023/01/11
Publisher: Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1007/s00339-022-06361-8 　

ISSN： 0947-8396

eISSN： 1432-0630

More details Close

Abstract In this study, femtosecond laser-based multi-beam interference laser processing on nanofilms with nanometer thicknesses was demonstrated. The resulting multi-hole, two-dimensional lattice pattern reflected a laser interference fringe formed on the surface of the nanofilm, with no breaks or cracks. In anticipation of the actual nanostructure fabrication, additional laser processing was performed to drill additional holes in the spaces between the existing holes, resulting in high-density multi-point hole drilling beyond the interference fringe pitch. Notably, processing materials with thicknesses close to 100 nm or less is difficult even with a state-of-the-art focused-ion-beam system. The presented method, in contrast, allows instantaneous, submicrometer-scale multi-point hole drilling of nanofilms over a large area, opening up a new frontier of nanoengineering. Future applications will include the fabrication of electron phase plates, membrane-based optomechanical devices, microelectromechanical systems, and engineering of atomic layer materials.
Harmonically mode-locked laser pulse accumulation in a self-resonating optical cavity Peer-reviewed

Yuya Koshiba, Seiya Otsuka, Koki Yamashita, Chikara Fukushima, sakae araki, Alexander Aryshev, Tsunehiko Omori, Konstantin Popov, Tohru Takahashi, Nobuhiro Terunuma, Yuuki Uesugi, Junji Urakawa, Masakazu Washio

Optics Express　30　(24)　43888-43899　2022/11/08
Publisher: Optica Publishing Group
DOI： 10.1364/oe.472917 　

eISSN： 1094-4087
Properties of electron lenses produced by ponderomotive potential with Bessel and Laguerre–Gaussian beams Invited Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Journal of Optics　24　054013-1-11　2022/04/07
Publisher: IOP Publishing
DOI： 10.1088/2040-8986/ac6524 　

ISSN： 2040-8978

eISSN： 2040-8986

More details Close

Abstract The properties of electron round lenses produced by the ponderomotive potential are investigated in geometrical optics. The potential proportional to the intensity distribution of a focused first-order Bessel or Laguerre-Gaussian beam is exploited to produce an electron round lens and a third-order spherical aberration corrector. Several formulas for the focal length and spherical aberration coefficients in the thin-lens approximation are derived to set the lens properties and associated light beam parameters. When the mode field of the optical beam is small, the electron trajectory calculation results show properties similar to those obtained using the formulas. Alternatively, large higher-order aberrations are introduced because of the annular distribution of the potential. The second- and higher-order Bessel and Laguerre--Gaussian beams produce no focusing power and no negative third-order spherical aberration; however, they can still be used as circularly symmetric higher-order aberration correctors. Results show that the ponderomotive potential-based electron lens or phase plate forms a refractive index medium with a shape that is considerably more flexible than that achieved in the case of conventional electrostatic and magnetic electron optics. The formulas presented herein can serve as guidelines for designing preferred light fields, thus promoting the advancement of a novel technology in electron optics that exploits the electron-light interaction.
Wavefront engineered light needle microscopy for axially resolved rapid volumetric imaging Peer-reviewed

Yuichi Kozawa, Tomoya Nakamura, Yuuki Uesugi, Shunichi Sato

Biomedical Optics Express　13　(3)　1702-1717　2022/03/01
Publisher: The Optical Society
DOI： 10.1364/BOE.449329 　

ISSN： 2156-7085

eISSN： 2156-7085
Electron round lenses with negative spherical aberration by a tightly focused cylindrically polarized light beam International-journal Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Physical Review Applied　16　L011002-1-6　2021/07/09
Publisher: American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/physrevapplied.16.l011002 　

eISSN： 2331-7019
Optical Trapping of Low Refractive Index Particles by Dual Vortex Beams

Sho Nakaya, Yuichi Kozawa, Yuuki Uesugi, Shunichi Sato

CLEO: Science and Innovations 2021　SM4I.3　2021/05

DOI： 10.1364/CLEO_SI.2021.SM4I.3 　

ISSN： 2160-9020
Nanoprocessing of free-standing thin films by ultrafast laser ablation Invited Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Proc. SPIE　11674　116740O-1-7　2021/03/05
Publisher: SPIE
DOI： 10.1117/12.2587393 　

ISSN： 0277-786X

eISSN： 1996-756X
Laser microprocessing of metal surfaces using a tightly focused radially polarized beam Peer-reviewed

Yuichi Kozawa, Masaki Sato, Yuuki Uesugi, Shunichi Sato

Optics Letters　45　(22)　6234-6237　2020/11/15
Publisher: The Optical Society
DOI： 10.1364/ol.405852 　

ISSN： 0146-9592

eISSN： 1539-4794
Ultrafast laser ablation of 10-nm self-supporting membranes by two-beam interference processing Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Optics Express　28　(18)　26200-26206　2020/08/31
Publisher: The Optical Society
DOI： 10.1364/oe.400941 　

eISSN： 1094-4087
Imaging with a longitudinal electric field in confocal laser scanning microscopy to enhance spatial resolution Peer-reviewed

Yuichi Kozawa, Ryota Sakashita, Yuuki Uesugi, Shunichi Sato

Optics Express　28　(12)　18418-18430　2020/06/08
Publisher: The Optical Society
DOI： 10.1364/oe.396778 　

eISSN： 1094-4087
Development of self-resonating enhancement cavity operating in single-longitudinal-mode Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Alexander S. Aryshev, Masafumi Fukuda, Tsunehiko Omori, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa, Tohru Takahashi, Yuya Koshiba, Seiya Otsuka, Masakazu Washio, Yuji Hosaka, Shunichi Sato

CLEO: Applications and Technology 2020　JW2B.10　2020/05
Publisher: OSA
DOI： 10.1364/cleo_at.2020.jw2b.10 　
Direct generation of the lowest-order vortex beam using a spot defect mirror in the ultraviolet region Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

Optics Letters　45　(7)　2115-2118　2020/04/01
Publisher: The Optical Society
DOI： 10.1364/ol.389174 　

ISSN： 0146-9592

eISSN： 1539-4794
Mode-locked pulse oscillation of a self-resonating enhancement optical cavity Peer-reviewed

Y. Hosaka, Y. Honda, T. Omori, J. Urakawa, A. Kosuge, K. Sakaue, T. Takahashi, Y. Uesugi, M. Washio

Journal of Physics: Conference Series　1350　012028-1-6　2019/11
Publisher: IOP Publishing
DOI： 10.1088/1742-6596/1350/1/012028 　

ISSN： 1742-6588

eISSN： 1742-6596
Creating electron phase holograms using femtosecond laser interference processing Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Koh Saitoh, Shunichi Sato

Optics Express　27　(15)　20958-20964　2019/07/22
Publisher: The Optical Society
DOI： 10.1364/OE.27.020958 　
Laser interference processing of electron phase holograms by using a femtosecond laser Peer-reviewed

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Shunichi Sato, Koh Saitoh

CLEO: Science and Innovations 2019　SF1E.5　2019/05
Publisher: OSA
DOI： 10.1364/cleo_si.2019.sf1e.5 　
Development of optical resonant cavities for laser-Compton scattering Peer-reviewed

T. Akagi, S. Araki, Y. Honda, A. Kosuge, T. Omori, H. Shimizu, N. Terunuma, J. Urakawa, T. Takahashi, R. Tanaka, Y. Uesugi, H. Yoshitama, Y. Hosaka, K. Sakaue, M. Washio

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B; Proceedings of the 7th International Conference Channeling 2016: Charged & Neutral Particles Channeling Phenomena　402　(1)　370-372　2017/07/01
Publisher: Elsevier B.V.
DOI： 10.1016/j.nimb.2017.03.081 　

ISSN： 0168-583X
Feedback-free optical cavity with self-resonating mechanism Peer-reviewed

Uesugi, Y., Hosaka, Y., Honda, Y., Kosuge, A., Sakaue, K., Omori, T., Takahashi, T., Urakawa, J., Washio, M.

APL Photonics　1　026103-1-7　2016/05/25

DOI： 10.1063/1.4945353 　
Demonstration of the stabilization technique for nonplanar optical resonant cavities utilizing polarization Peer-reviewed

T. Akagi, S. Araki, Y. Funahashi, Y. Honda, S. Miyoshi, T. Okugi, T. Omori, H. Shimizu, K. Sakaue, T. Takahashi, R. Tanaka, N. Terunuma, Y. Uesugi, J. Urakawa, M. Washio, H. Yoshitama

Review of Scientific Instruments　86　043303-1-7　2015/04/21

DOI： 10.1063/1.4918653 　

ISSN： 0034-6748

eISSN： 1089-7623
Development of an intense positron source using a crystal-amorphous hybrid target for linear colliders Peer-reviewed

Y. Uesugi, T. Akagi, R. Chehab, O. Dadoun, K. Furukawa, T. Kamitani, S. Kawada, T. Omori, T. Takahashi, K. Umemori, J. Urakawa, M. Satoh, V. Strakhovenko, T. Suwada, A. Variola

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B　319　(15)　17-23　2014/01/15

DOI： 10.1016/j.nimb.2013.10.025 　

ISSN： 0168-583X

eISSN： 1872-9584

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Misc. 9

Crossed ponderomotive lenses for spherical aberration correction in electron optics

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa

Physical Review A　2025/07/07

DOI： 10.1103/jk8d-dn5z 　

More details Close

This article evaluates the lens characteristics of a non-rotationally symmetric electron lens based on a ponderomotive potential (i.e., a ponderomotive lens) formed by intersecting one or more optical beams perpendicular to an electron beam. Based on geometric optics, design formulas are derived for the focal length and general spherical aberration coefficients of specifically crossed ponderomotive lenses. Numerical calculations demonstrate that a pair of these crossed ponderomotive lenses can effectively correct spherical aberration in the objective lens of an electron microscope. Unlike rotationally symmetric ponderomotive lenses, which require the optical beam to be coaxially aligned with the electron beam, the crossed ponderomotive lens avoids the need to place optical mirrors and lenses directly on the beam axis. Thus, it offers practical advantages in designing and building electron optical instruments and contributes to system miniaturization. With lens properties similar to multipole lenses, the proposed crossed ponderomotive lens is expected to facilitate diverse developments in electron optical systems incorporating ponderomotive potentials.
超短パルスレーザーによる薄膜の精密加工技術

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

化学　78　(11)　21-25　2023/11
Publisher: 化学同人
The properties of ponderomotive lenses International-journal

Yuuki Uesugi

Advances in Imaging and Electron Physics　228　1-41　2023/09/07
Publisher: Elsevier
DOI： 10.1016/bs.aiep.2023.08.001 　

ISSN： 1076-5670
Properties of electron lenses produced by ponderomotive potential with Bessel and Laguerre-Gaussian beams International-journal

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

arXiv　2022/01
Electron round lenses with negative spherical aberration by a tightly focused cylindrically polarized light beam

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

arXiv　2021/03
液晶素子による構造化した光の発生とその応用 Invited

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

フォトニクスニュース　5　(4)　167-171　2019/11

ISSN： 2189-6496
Mode-locked pulse oscillation of a self-resonating enhancement optical cavity

Yuji Hosaka, Yosuke Honda, Atsushi Kosuge, Tsunehiko Omori, Kazuyuki Sakaue, Tohru Takahashi, Yuuki Uesugi, Junji Urakawa, Masakazu Washio

arXiv　2016/10
Feedback-free optical cavity with self-resonating mechanism

Y. Uesugi, Y. Hosaka, Y. Honda, A. Kosuge, K. Sakaue, T. Omori, T. Takahashi, J. Urakawa, M. Washio

arXiv　2015/09
Development of an intense positron source using a crystal--amorphous hybrid target for linear colliders

Y. Uesugi, T. Akagi, R. Chehab, O. Dadoun, K. Furukawa, T. Kamitani, S. Kawada, T. Omori, T. Takahashi, K. Umemori, J. Urakawa, M. Satoh, V. Strakhovenko, T. Suwada, A. Variola

arXiv　2013/10

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Presentations 51

十字ポンデロモーティブレンズによる球面収差補正の検討

上杉祐貴

日本物理学会第80回年次大会　2025/09/18
フェムト秒レーザーによるナノ薄膜微細加工 Invited

上杉祐貴

関東学院大学材料・表面工学研究所第51回技術フォーラム　2025/07/28
薄膜材料のフェムト秒レーザー微細加⼯とその展開 Invited

上杉祐貴

日本学術会議国際光デー記念シンポジウム　2025/07/07
レーザーによる電子ビーム変調と電子顕微鏡装置への展開 Invited

上杉祐貴

九州大学超顕微解析研究センター第243 回ＨＶＥＭ研究会　2025/07/04
非回転対称ポンデロモーティブレンズの球面収差

上杉祐貴

第72回応用物理学会春季学術講演会　2025/03/14
レーザーによる電子波の位相変調と電子顕微鏡への応用 Invited

上杉祐貴

レーザー学会学術講演会第45回年次大会　2025/01/23
光と電子の相互作用による電子ビーム制御 Invited

上杉祐貴

日本学術会議国際光デー記念シンポジウム　2024/07/25
Si系ナノ薄膜の微細レーザー加工

上杉祐貴

第71回応用物理学会春季学術講演会　2024/03/23
Femtosecond laser processing of free-standing nanofilms with sub-100 nanometer resolution International-presentation Invited

Yuuki Uesugi

The 24th RIES-HOKUDAI International Symposium　2023/12/07
モード同期発振する光増強共振器

小柴裕也, 大塚誠也, 山下洸輝, 福島千夏良, 荒木栄, アリセフアレキサンダー, 大森恒彦, ポポフコンスタンティン, 高橋徹, 照沼信浩, 上杉祐貴, 浦川順治, 鷲尾方一

第84回応用物理学会秋季学術講演会　2023/09/20
構造化レーザービームでつくる第三の電子レンズ Invited

上杉祐貴

日本顕微鏡学会第47回関東支部講演会　2023/03/07
ポンデロモーティブ電子レンズのレンズ特性 Invited

上杉祐貴

電子光学設計技術分科会第９回研究会　2023/02/14
フェムト秒レーザーによる自立ナノ薄膜加工とその展開 Invited

上杉祐貴, 門口尚広, 小林哲郎, 小澤祐市, 佐藤俊一

レーザー学会学術講演会第43回年次大会　2023/01/18
超短パルスレーザーを使ったしきい値近傍アブレーションによる薄膜微細加工と表面洗浄技術

上杉祐貴, 三輪泰斗, 門口尚広, 小林哲郎, 小澤祐市, 佐藤俊一, 齋藤晃

第83回応用物理学会秋季学術講演会　2022/09/22
収束レーザー光による電子レンズの検討

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

日本顕微鏡学会第78回学術講演会　2022/05/12
光ビームで実現する電子ラウンドレンズのレンズ特性

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

第69回応用物理学会春季学術講演会　2022/03/26
Toward the realization of innovative optical elements based on nanofilms and laser light in the field of electron microscopy and mattar wave optics International-presentation

Yuuki Uesugi, Taito Miwa, Naohiro Kadoguchi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato, Koh Saito

ICMaSS2021　2021/11/04
強く集光したベクトルビームによる電子レンズ作用の検討

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

第82回応用物理学会秋季学術講演会　2021/09/13
集束レーザー光を使った低速電子線向け電子レンズの提案

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

第18回日本加速器学会年会　2021/08/09
レーザーコンプトン光源のための自発共鳴型光蓄積共振器の開発

上杉祐貴, 菅原直人, 佐藤俊一, 小澤祐市, アリシェフアレクサンダー, 浦川順治, 大森恒彦, 福田将史, 大塚誠也, 小柴裕也, 鷲, 尾方一, 高橋徹

第68回応用物理学会講演会　2021/03/16
Nanoprocessing of free-standing thin films by ultrafast laser ablation International-presentation Invited

Yuuki Uesugi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

SPIE. Photonics West, LASE 2021　2021/03/06
超短パルス光渦による薄膜加工と高効率な電子渦発生の実現 Invited

上杉祐貴, 三輪泰斗, 小澤祐一, 佐藤俊一, 齋藤晃

光の軌道角運動量の発生機構と物質相互作用の理解　2021/03/04
超短パルスレーザーによる電子ビーム変調技術の検討

上杉祐貴

電子光学設計技術分科会第7回研究会　2020/10/05
二光束レーザーアブレーションによる10-nm薄膜微細加工

上杉祐貴

第81回応用物理学会秋季学術講演会　2020/09/09
電子位相回折格子のための薄膜レーザーアブレーション加工の開発

上杉祐貴

日本物理学会 2020年秋季大会　2020/09/09
Kapitza-Dirac効果による電子レンズ作用の検討

上杉祐貴

日本物理学会 2020年秋季大会　2020/09/09
Single-shot interference processing of ultrathin plates by femtosecond laser Invited

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato

LPM2020 - The 21st International Symposium on Laser Precision Microfabrication　2020/06
Creation of electron phase gratings using holographic laser-ablation processing

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Koh Saitoh, Shunichi Sato

2020/05/25
Development of self-resonating enhancement cavity operating in single-longitudinal-mode

Yuuki Uesugi, Alexander S. Aryshev, Masafumi Fukuda, Tsunehiko Omori, Nobuhiro Terunuma, Junji Urakawa, Tohru Takahashi, Yuya Kobayashi, Seiya Otsuka, Masakazu Washio, Yuji Hosaka, Shunichi Sato

CLEO 2020　2020/05/13
レーザー干渉加工による電子位相ホログラムの作製と電子渦生成

上杉祐貴, 福島涼太, 齋藤晃, 佐藤俊一

日本物理学会第75回年次大会　2020/03/16
単一縦モードで動作する自発共鳴型光共振器の開発

上杉祐貴, アリシェフアレクサンダー, 浦川順治, 大森恒彦, 照沼信浩, 福田将史, 大塚誠也, 小柴裕也, 鷲尾方一, 高橋徹, 保坂勇志

第67回応用物理学会春季学術講演会　2020/03/12
先端レーザー技術による新規電子顕微鏡法への展開

上杉祐貴, 福島涼太, 佐藤俊一, 齋藤晃

第7回アライアンス若手研究交流会　2019/11/12
Fabrication of holograms for electron vortex generation by one-shot laser interference processing International-presentation

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Koh Saitoh, Shunichi Sato

International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2019 (ICMaSS2019)　2019/11/01
レーザー光を使った電子ビーム変調技術の検討

上杉祐貴, 佐藤俊一

第80回応用物理学会秋季学術講演会　2019/09/18
支持基板のない薄膜のレーザー干渉加工による位相回折格子の作製と電子渦発生への応用

上杉祐貴, 福島涼太, 佐藤俊一

国際光デーシンポジウム2019　2019/06/28
Laser Interference Processing of Electron Phase Holograms by Using a Femtosecond Laser International-presentation

Yuuki Uesugi, Ryota Fukushima, Shunichi Sato, Koh Saitoh

CLEO 2019　2019/05/05
フェムト秒レーザーで駆動するチップ陰極型電子源の開発

上杉祐貴, 渡辺和樹, 佐藤俊一

第66回応用物理学会春季学術講演会　2019/03/09
フェムト秒レーザー干渉加工による電子位相ホログラムの作製

上杉祐貴, 福島涼太, 佐藤俊一

第6回アライアンス若手研究交流会　2018/11/01
レーザー干渉加工による電子線ホログラフィック回折格子Ⅱ

上杉祐貴, 福島涼太, 佐藤俊一

第79回応用物理学会秋季学術講演会　2018/09/18
Holographic diffraction gratings for electron beam fabricated by femtosecond-laser interference processing International-presentation

Yuuki Uesugi○, Ryota Fukushima, Shunichi Sato

The 5th CWRU-Tohoku Joint Workshop　2018/08/02
自発共鳴型レーザーパルス蓄積共振器の開発

上杉祐貴, 浦川順治, 大森恒彦, 小菅淳, 坂上和之, 高橋徹, 保坂勇志, 本田洋介, 鷲尾方一

第65回応用物理学会春季学術講演会　2018/03/19
レーザーコンプトン散乱光源のための自発共鳴型光蓄積共振器 Invited

上杉祐貴, 浦川順治, 大森恒彦, 小菅淳, 坂上和之, 高橋徹, 保坂勇志, 本田洋介, 鷲尾方一

レーザー学会学術講演会第38回年次大会　2018/01/24
光の空間制御技術を利用したフェムト秒レーザー加工

上杉祐貴, 小澤祐一, 佐藤俊一, 松阪修吾

第17回東北大学多元物質科学研究所研究発表会　2017/12/04
レーザー干渉加工による電子線ホログラフィック回折格子

上杉祐貴, 佐藤俊一

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/09/05
Development of feedback-free optical resonant cavities for laser-Compton scattering International-presentation

Yosuke Hondaa, Yuji Hosakab,f, Atsushi Kosugea,g, Tsunehiko Omoria, Kazuyuki Sakauec, Tohru Takahashid, Yuuki Uesugie, Junji Urakawaa, Masakazu Washiob

The 24the Congress of the International Commission for Optics　2017/08/22
共鳴維持を必要としない自発共鳴型光共振器の開発

Yuuki Uesugi, Yosuke Honda, Yuji Hosaka, Atsushi Kosuge, Tsunehiko Omori, Kazuyuki Sakaue, Tohru Takahashi, Junji Urakawa, Masakazu Washio

第3回東北大学若手研究者アンサンブルワークショップ　2017/07/03
自立安定性を備えた光蓄積共振器の開発

上杉祐貴, 保坂勇志, 浦川順治, 大森恒彦, 小菅淳, 坂上和之, 高橋徹, 本田洋介, 鷲尾方一

第64回応用物理学会春季学術講演会　2017/04/15
点欠陥ミラーを用いたHe-Cdレーザーからの光渦生成

上杉祐貴, 小澤祐市, 佐藤俊一

第77回応用物理学会秋季学術講演会　2016/09/13
Feedback-free optical cavity with self-resonating mechanism for laser-Compton scattering sources International-presentation

Yuuki Uesugi

The 2015 International Workshop on Future Linear Colliders (LCWS15)　2015/11/02
Development of a self-buildup stacking cavity for laser-Compton sources International-presentation

Yuuki Uesugi

The Asian Linear Collider workshop 2015 (ALCW2015)　2015/04/19
Toward High-Power Storage and High-Enhancement Factor International-presentation

Yuuki Uesugi

The 9th International Workshop on Polarized Positrons, Gamma-rays and X-rays （Posipol 2014）　2014

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Industrial Property Rights 2

Not yet defined.

Yuuki Uesugi, Shunichi Sato, Yuichi Kozawa

Property Type: Patent
電子ビーム変調装置及び電子ビーム変調方法

上杉祐貴, 佐藤俊一, 小澤祐市

Property Type: Patent

Research Projects 16

光技術で革新する電子光学の探究と展開

上杉祐貴

Offer Organization: 国立研究開発法人科学技術振興機構

System: 創発的研究支援事業

Institution: 東北大学

2024/04 - 2031/03
レーザー・電子光学融合で挑む未来材料研究のための電子顕微鏡開

上杉祐貴

Offer Organization: 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

System: ＮＥＤＯ先導研究プログラム／未踏チャレンジ

2025/06 - 2030/03
二色Kapitza-Dirac効果の検証と探求

上杉祐貴

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 挑戦的研究(萌芽)

Institution: 東北大学

2025/06/27 - 2027/03/31
単粒子X線イメージング用グラフェン支持膜のフェムト秒レーザークリーニング

鈴木明大, 上杉祐貴, 山崎憲慈

Offer Organization: クロスオーバーアライアンス事業

System: 若手フィージビリティスタディ共同研究

Institution: 東北大学

2023/04 - 2025/03
ナノスケール分解能を有する極限レーザー薄膜加工の実現

上杉祐貴

Offer Organization: 天田財団

System: 一般研究開発助成

2022/09 - 2025/03
しきい値近傍アブレーションによる非侵襲レーザー微細加工

上杉祐貴

Offer Organization: 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

System: 官民による若手研究者発掘支援事業

Category: 官民による若手研究者発掘支援事業（第4回）／マッチングサポートフェーズ

Institution: 東北大学

2022/09 - 2024/09
High Quality X-ray Generation with 10 MW Self-Resonating Enhancement Optical Cavity

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: High Energy Accelerator Research Organization

2019/04/01 - 2024/03/31
光子-電子誘導非線形散乱による新規光学技術の創出

上杉祐貴

System: 戦略的な研究開発の推進戦略的創造研究推進事業さきがけ

Institution: 東北大学

2020/11 - 2024/03

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一般に光と自由電子の散乱はトムソン断面積で決まる反応確率の小さな現象ですが、誘導効果を利用することで効率的に散乱が生じ、実用的な応用展開が期待できます。本研究ではレーザー光による電子顕微鏡用素子の開発や、自由電子を媒質とする非線形光学効果の実証に取り組みます。これらを通して、光と自由電子の誘導散乱過程を利用した全く新しい光科学技術の創出を目指します。
Development of a novel aberration corrector using laser standing wave for atomic resolution scanning electron microscope

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2020/04/01 - 2023/03/31
フェムト秒レーザーによるナノ薄膜加工と高品質な電子位相ホログラムの実現 Competitive

上杉祐貴

Offer Organization: 天田財団

System: 一般研究開発助成

2019/12 - 2022/03
Kapitza-Dirac 効果による自由電子光パラメトリック発生 Competitive

上杉祐貴

Offer Organization: 光科学技術研究振興財団

System: 平成30年度研究助成

2018/12 - 2020/11
Development of of trace moisture meter using an optical resonant cavity with self-resonating mechanism

Yuuki Uesugi

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Institution: Tohoku University

2017/04/01 - 2020/03/31

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In this study, single-longitudinal-mode and mode-locked feedback-free cavities (FFCs) were developed to investigate their applicability to cavity enhanced absorption spectroscopy. With a relatively low finesse cavity, a single-frequency laser was stored in the cavity by means of the FFC operating in single-longitudinal-mode operation for the first time. We was that the system could laser-oscillate at only two specific wavelengths, suggesting that the realized laser-oscillation mode depends on a longitudinal mode of a cavity-outer optical path, which has not concerned so far. On the other hand, it was found that the feasibility of applying the scheme of the FFC to optical combs spectroscopy may be still difficult due to technical challenges on the development of mode-locked FFCs.
Controlling a wavefront of an electron beam using high-quality optical vortices

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Institution: Tohoku University

2016/08/26 - 2018/03/31
Wavefront transfer from light wave to electron wave

Sato Shunichi, NAKAMURA TAKAHIRO, KOZAWA YUICHI, UESUGI YUUKI

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: Tohoku University

2015/04/01 - 2018/03/31

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This research aimed to establish a basic technology to transfer the wavefront from light wave to electron wave by using wavefront control techniques developed in the field of light. The wavefront transfer from light wave to electron wave was conducted by a hologram fabricated by light beams, for which a new technique was developed to precisely control the wavefront and intensity distributions of light wave. These techniques were applied to laser micro-processing of a hologram used for the generation of an electron vortex. Because this hologram contains a phase modulation, which is a unique feature of this hologram, improvement of the conversion efficiency to electron wave is expected.
Study of gamma-ray generation by using self-resonating enhancement optical cavity

OMORI Tsunehiko, UESUGI Yuuki, URAKAWA Junji, SAKAUE Kazuyuki, TANAKA Ryota

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: High Energy Accelerator Research Organization

2013/04/01 - 2018/03/31

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A power enhancement optical cavity is a compelling means of realizing high laser power. However, a precise feedback system is necessary for maintaining the narrow resonance condition of the optical cavity; this has become a major technical issue in developing such cavities. We have developed a new approach that does not require any active feedback system, by placing the cavity in the outer loop of a laser amplifier. We demonstrated the CW operation of the new system. The effective finesse of the cavity was measured to be 394,000, and the laser power stored in the cavity was approximately 187,000 times greater than the incident power to the cavity. The stored power was stabilized with a fluctuation of 1.7%, and we confirmed continuous cavity operation. This result has the potential to trigger an innovative evolution for applications that use optical resonant cavities. We also performed the first demonstration of a mode-locked pulse oscillation using the new system.
逆コンプトン散乱によるＩＬＣのための高強度偏極陽電子源の開発

上杉祐貴

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業特別研究員奨励費

Category: 特別研究員奨励費

Institution: 広島大学

2014/04/25 - 2016/03/31

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光蓄積共振器の共鳴制御を原理的に必要としない新しいレーザー蓄積システム「自発共鳴型光蓄積共振器」の開発を行った。出力330 mWのLDで励起したYb添加ファイバーを用いてレーザー増幅器を構築し、長さ208 mmの筐体に反射率99.999515±0.000002%の鏡を取り付け、フィネス646,000±3,000の光共振器を構築した。これらを用いて自発共鳴型光共振器を構築した結果、蓄積増大率187,000±1,000倍、蓄積強度2.52±0.01 kW、強度揺らぎ1.7 %でレーザー光の蓄積を達成した。これまでに我々が達成した蓄積増大率は1,280倍であり、2桁以上の性能向上を達成したことになる。レーザー光を蓄積している状態で共振器のフィネスを測定したところ、自己共鳴状態の揺らぎなどの性能を含んだ実効的なフィネスの値として394,000±10,000を得た。このフィネスの光共振器を1.7 %の強度揺らぎで安定化するためには、共振器長に換算して160 fmの制御精度が必要である。この制御精度は従来のフィードバック制御方式では達成困難な値であり、自発共鳴型共振器の有用性を示している。またレーザー光の蓄積および光共振器の共鳴の維持は2時間以上にわたって安定しており、故意に大きな外乱を与えて共鳴状態を崩しても、その後すぐにレーザー光の蓄積が復帰するなど非常に安定なシステムであった。これは、従来のフィードバック制御系を用いる方式が空調の変化や筐体の温度ドリフトで容易に破綻するのに比べると、際立った安定度である。現在、レーザー発振のモード同期パルス化の試験も並行して進めている。これにより安定なピコ秒パルスレーザー光の蓄積が達成できれば、高フィネスの光共振器を用いて大強度蓄積の試験を行い、その後、高エネルギー加速器研究機構のATF加速器に組み込んでガンマ線生成実験を行う予定である。

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