強光子場デザインのためのスペクトラル利得回折格子を用いた広帯域位共役鏡

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本研究の目的は、フォトリフラクティブ結晶に記録されたスペクトラム利得回折格子を利用して、超短パルスレーザーのようなスペクトル帯域が極限的に広い光波のスペクトルを損なうことなく位相共役波を発生させることである。すなわち、超短パルスレーザーの波面、スペクトルを自在に制御できる革新的な広帯域位相共役鏡(スペクトラル位相共役鏡)を開発し、強光子場デザインのための革新的な光学技術、フェムト秒位相共役光学の確立を目指す.これまでに、近赤外域で大きなフォトリフラクティブ非線形光学効果を示すRhイオンドープBaTiO_3結晶とその外部に配置したループ共振器からなる広帯域位相共役鏡を新規に考案し、チャープパルス(スペクトル半値幅〜2nm)に対する特性を実験的に実証した。特に、結晶方位、Rhイオン濃度、光学系の最適化によって50%近い反射率を示す高機能位相共役鏡が開発できた。この位相共役鏡を半導体レーザー側面励起Nd : YVO_4レーザー増幅器に適用し、発振器・増幅器の構成で平均出力18Wを達成した。レーザー増幅器からのエネルギー取り出し効率は35%であった。さらには、システムの小型化高機能化を目指し、発振器をファイバー化した。回折限界ビーム品質を持つ10W級超短パルスレーザーシステムの開発に成功した。これらのレーザーを集光すると10TW/cm^2に近い光強度が実現できるため、限られた実験スペースで強光子場が作り出せる。