超高強度・超短パルスレーザー光の追圧縮と短波長発生に関する研究

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本研究では、Nd:ガラス及びチタンサファイアレーザーシステムを対象として、KDP、BBO、CLBO及びKBBF非線形光学結晶によるピコ秒高強度レーザー光の追圧縮とフェムト秒領域の超短パルスレーザー光の短波長化に関する研究を行った。本年度では、KDP、BBO、CLBO及びKBBF結晶の屈折率の波長依存性を利用し、和周波数混合(Sum-Frequency Mixing:SFM)における周波数混合パルス光の圧縮条件を探した。特に、非線形波動方程式を用いて、SFM過程に発生したパルス光の時間波形とエネルギーの変換効率を計算し、レーザー光の波長と入射基本波の強度、結晶の厚さ等のパラメターの最適化方法を確立した。具体的に、下記のような知見が得られた。1、 空間効果を含んだ多次元非線形波動方程式を用い、二次及び三次非線形光学効果のレーザー光の空間モードに与える影響を明確した。2、 時間遅延を用いた非平行タイプIの第2高調波発生という方式を第2高調波におけるパルスの追圧縮にのみならず、波長可変パルス圧縮、基本波及び第3高調波発生における圧縮にも応用できることを証明した。3、 最近再び注目されているKDP結晶を用いた超短パルスレーザー光の第2高調波発生についても検討した。その結果、KDP結晶の非線形光学常数が小さいが、郡速度不整合と分散も小さいので、入射基本波強度を増やせば、超短パルスにも利用できることを証明した。