高強度短波長赤外サブサイクルパルス光のベクトル偏光制御

高强度短波长红外亚周期脉冲光的矢量偏振控制

基本信息

批准号：
22K18324
负责人：
鍋川康夫
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度はOPAシステムの改良のためのチタンサファイア増幅器の仕様の検討を繰り返すこととなった。これは科研費申請時と比較して大幅な円安と物価上昇が生じたため、当初予定していた備品の購入が困難になったことによる。当初は現有システムの繰り返し周波数(200Hz)を維持したままOPA出力パルスエネルギーを1mJ程度まで引き上げる仕様を検討していたが、この仕様ではチタンサファイアレーザーを励起する為のグリーンレーザーがあまりにも高額になってしまうことが分かった。そこで繰り返しを半分の100Hzとすることで、パルスエネルギー180mJ程度のグリーンレーザーを用意することとした。チタンサファイアレーザーのパルスエネルギーがその11%程度(~20mJ)得られる見通しがあるので、OPAの出力が、チタンサファイアレーザーのパルスエネルギーの5%程度得られれば、当初の目標値1mJが得られる。なお、励起効率はこれまでのレーザー開発で得られた数値を用いている。これと並行して、現行レーザーシステムから得られるサブサイクル光を光渦に変換する設計も行なった。光渦は径偏光・方位角偏光と同様ビーム中心に位相特異点を持ち、起動角運動量をもつレーザー光として多岐に渡る応用が期待されている。１オクターブ以上の帯域幅を持つサブサイクル光を光渦に変換する際には径偏光・方位角偏光への変換と同様、どの様にして広帯域性と超短パルス性を同時に実現するかが大きな課題となっており、まずこれを実現することで径偏光・方位角偏光への変換への道筋を見出す意図がある。なお、研究の大部分は連携研究者のYu-Chieh Lin博士が担当している。この結果Sagnac干渉計をサブサイクルパルス光のモード変換光学系として用いることができることが分かり、これを採用することとした。

今年，我们将反复考虑用于改善OPA系统的钛蓝宝石放大器的规格。这是由于日元比申请科学研究基金时弱的事实，而且价格上涨，因此很难购买最初计划的设备。最初，我们正在考虑将OPA输出脉冲能量增加到约1MJ的规范，同时保持当前系统的重复频率（200Hz），但发现该规范会使绿色激光器激发钛sapphire Laser的激励太昂贵。因此，通过将重复时间设置为100Hz，我们决定准备一个脉冲能量约为180mJ的绿色激光器。由于预计如果可以通过约11％（〜20MJ）获得钛蓝宝石激光器的脉冲能，那么OPA的输出可以通过约5％的钛蓝宝石激光的脉冲能的5％获得，则可以获得1MJ的初始目标值。激发效率基于通过以前的激光开发获得的数量。同时，设计了将当前激光系统的亚周光转换为光学涡流的设计。与直径极化和方位角极化一样，光学涡旋在梁的中心具有奇异点，并有望在各种应用中应用于具有激活角动量的激光光。当将1个或更多八度带宽转换为光学涡旋时，主要挑战是如何同时实现宽带和超短声脉冲，就像转换为直径偏振和方位角极化一样。首先意识到这一点，目的是找到转换为直径偏振和方位角极化的途径。大多数研究由合作研究员Yu-Chieh Lin博士处理。结果，发现SAGNAC干涉仪可用作用于亚周脉冲光的模式转换系统，并采用了这一点。