非線形記録回折素子によるチャープパルス増幅システム中の高次群遅延分散の自動補償

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本研究は開発した周波数位相共役鏡を超短パルス増幅システムに適用し、全光学的に位相制御された10fsチャープパルス増幅システムを構築することを目的とした。1.周波数位相共役鏡の開発光パルスの波形ひずみを全光学的に自動補償するために周波数位相共役鏡の開発を行った。2光子吸収により屈折率が変化する媒質中で信号パルスと基準パルスを干渉させることで、信号パルスの位相構造を2次の相互相関の形をした屈折率格子として記録できる。逆方向から読み出しを行うことで時間反転波、すなわち周波数位相共役波が再生される。記録材料として色ガラスや色素添加薄膜を用いたほか、フォトリフラクティブ結晶での実証実験も行った。また、フォトリフラクティブ結晶の屈折率格子が干渉縞に対してπ/2の位相シフトを持つことを利用し、32 THz(フーリエ限界で20 fs相当)の帯域幅にわたり超短パルスのフォトリフラクティブ増幅を実証した。2.パルス計測法の開発数フェムト秒の時間分解能で数ピコ秒の光パルス計測が可能な新しい周波数シェアリング干渉計を開発した。従来の周波数シェアリング干渉計では時間遅延を与えた2つの信号パルスとチャープパルスの和周波混合で周波数シフトを与えていたため、長いパルスを計測する際に周波数シフトの時間変化が起きてしまった。本方法ではエタロンの隣接する2モードを利用することで、時間に依存しない周波数シフトを実現した。フィネス30、フリースペクトラルレンジ4.3THzのエタロンを用いることにより、10fsの時間分解能で2.2psのチャープパルス計測を実証した。本方法はパルス波形およびフーリエ位相をシングルショット計測でき、これによりチャープパルス増幅システムの群遅延分散補償や非線形性の評価が可能である。