位相共役鏡を用いた高強度超短パルスレーザーシステム

申請者は30Wを越える側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器とカスケードに配置した第2側面励起Nd:YVO_4増幅器を用いて100W級ピコ秒パルスレーザーシステムの構築を行ってきた。本年度はカスケードに配置した第2側面励起Nd:YVO_4増幅器の熱収差解析と最適設計を行うと共に、側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器内に2つの側面励起Nd:YVO_4増幅器を用いることで高出力化を行った。側面励起型Nd:YVO_4増幅器は高い吸収係数(809nmで30cm^<-1>)と大きな誘導放出断面積(2.0×10^<-18>/cm^2)によって励起端面付近に非常に大きな反転分布密度を形成することで極限までに高い利得を得ることができる。しかし励起端面付近の極端な温度上昇による増幅光の波面歪みが問題となる。そこでカスケードに配置した第2側面励起Nd:YVO_4増幅器における熱効果の数値シミュレーションを行い、波面歪みを実効的に無視できる光学系を設計した。その結果を学術論文誌Optics Expressに発表した。現在はさらに高出力化を図り最大出力105Wを得ている。また更なる高出力化を狙うためには側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器の高出力化が重要である。側面励起Nd:YVO_4増幅器は寄生発振による利得の飽和、極端な温度上昇による結晶の物理的破壊などにより1つの増幅器への励起エネルギーに限界があった。そこで2つの側面励起Nd:YVO_4増幅器を用いた位相共役増幅器を構築することで2倍の励起エネルギーを可能とした。その結果側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器で>46Wの出力を得た。これは位相共役鏡を用いたレーザーシステムで他に比肩するもののない出力である。この内容については国際学会CLEO2010(California, USA)にて発表が決定している。

申請者は30Wを越える側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器とカスケードに配置した第2側面励起Nd:YVO_4増幅器を用いて100W級ピコ秒パルスレーザーシステムの構築を行ってきた。本年度はカスケードに配置した第2側面励起Nd:YVO_4増幅器の熱収差解析と最適設計を行うと共に、側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器内に2つの側面励起Nd:YVO_4増幅器を用いることで高出力化を行った。側面励起型Nd:YVO_4増幅器は高い吸収係数(809nmで30cm^<-1>)と大きな誘導放出断面積(2.0×10^<-18>/cm^2)によって励起端面付近に非常に大きな反転分布密度を形成することで極限までに高い利得を得ることができる。しかし励起端面付近の極端な温度上昇による増幅光の波面歪みが問題となる。そこでカスケードに配置した第2側面励起Nd:YVO_4増幅器における熱効果の数値シミュレーションを行い、波面歪みを実効的に無視できる光学系を設計した。その結果を学術論文誌Optics Expressに発表した。現在はさらに高出力化を図り最大出力105Wを得ている。また更なる高出力化を狙うためには側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器の高出力化が重要である。側面励起Nd:YVO_4増幅器は寄生発振による利得の飽和、極端な温度上昇による結晶の物理的破壊などにより1つの増幅器への励起エネルギーに限界があった。そこで2つの側面励起Nd:YVO_4増幅器を用いた位相共役増幅器を構築することで2倍の励起エネルギーを可能とした。その結果側面励起Nd:YVO_4位相共役増幅器で>46Wの出力を得た。これは位相共役鏡を用いたレーザーシステムで他に比肩するもののない出力である。この内容については国際学会CLEO2010(California, USA)にて発表が決定している。