気体中の自己トラップを用いた超広帯域コヒーレント光発生の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454112
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 植田 憲一 電気通信大学, レーザー極限技術研究センター, 教授 (10103938)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 仁紀 電気通信大学, レーザー極限技術研究センター, 助手 (00210790) ; 西岡 一 電気通信大学, レーザー極限技術研究センター, 助教授 (70180586)
• Keywords: 連続スペクトル / 超短パルスレーザー / コヒーレント光発生 / 白色光 / 波長変換 / 超高強度レーザー / 非線形光学 / 自己束縛

Research Abstract

本研究は、気体の非線形屈折率を空間・時間の両面から波長変換法に応用し、真空紫外から赤外の光領域全域に渡る超広帯域な光強度のレーザー光の発生を行うことを目的とした。出力2TWのフェムト秒レーザーパルスを用いて気体中に自己束縛チャネルを形成し、高い光強度と長い相互作用長を実現した。このチャネル中での自己位相変調、4光波混合を利用して波長150-1650nmのスペクトル範囲で、コヒーレント光を得た。得られた光強度は真空紫外域で100MW/nm、紫外から赤外域で1GW/nmであった。ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの異なる希ガス中のスペクトル強度、スペクトル帯域を測定した。同時に、ガス圧力、励起レーザー光強度に対する依存性を測定した。相互相関法を用いて、各波長の群遅延時間をフェムト秒の時間分解能で測定し、可視・赤外域では200fs以下のパルス幅を持つことを明らかにした。ビームの遠視野像を測定し、ビーム拡がり各は1mrad以下でありレーザーと同様の集光性能を持つことを示した。スペクトルの制限要因を考察するため、固体中における自己束縛実験と比較を行い、気体では2桁高い変換効率が得られること、非線形屈折率の大きさよりもイオン化エネルギーの大きさや屈折率分散がスペクトル幅を制限することを示した。自己位相変調に加え4光波混合による光パラメトリック増幅の位相整合条件を考察し、超広帯域光発生の位相整合条件について明らかにした。

Research Products

• [Publications] H.Nishioka, M.Odajima, K.Ueda, and H.Takuma: "Ultra-broad-band continuum generation in multi-channel propagation of tera-watt Ti:Al_2O_3lasers" Opt.Lett. vol.20. 2505-2507 (1995)
• [Publications] A.A.Kaminakii, H.Nishioka, Y.Kubota, K.Ueda, H.Tnkuma, S.N.Bagayev, and A.A.Pavlyuk: "New Optical Phenomena in Laser Insulating Crystal-Hosts with Third-Order Nonlinear Susceptibilities" Phys.Stat.Sol.(a). vol.148. 619-628 (1995)
• [Publications] A.A.Kaminakii, S.N.Bagayev, K.Ueda, H.Nishioka, Y.Kubota, X.Chen, and A.Kholov: "Efficient Stimulated Raman Scattering in Tetragonal Disordered Laser Crystal Hosts NaBi(MoO_4)_2 and NaBi(WO_4)_2" Jpn.J.Appl.Phys. vol.34. L1461-1463 (1996)
• [Publications] A.A.Kaminskii, J.Song, H.Nishioka, and K.Ueda: "High Efficiency Second Harmonic Generation of Self Doubling Laser Crystal Gd(MoO_4)_3:Nd^<3+>" Rs.J.Quantum Electron.vol.23. 389-390 (1996)
• [Publications] A.A.Kaminskii, M.Tateno, W.Odajima, H.Nishioka, and K.Ueda: "Efficient Harmonic Generation in Cherenkov Radiation Scheme in Self Doubling Laser Crystal LaBGeO_3" Rs.J.Quantum Electron.:vol.23. 391-392 (1996)
• [Publications] H.Nishioka, W.Odajima, Y.Sasaki, and K.Ueda: "Ultra-broad-band continuum generation by a self-trapped ultra-short Ti:Al_2O_3 laser pulse" TOPS on Advanced Solid-State Lasers. vol.1. 242-247 (1996)
• [Publications] K.Ueda, H.Nishioka, W.Odajima, and H.Takuma,: "Flat spectrum super-white light generation covering VUV to IR in optical trapping phenomena in rare gas media" Modern Problems of Laser Physics,ed.by S.N.Bagayev and V.I.Denisov,. 499-505 (1996)
• [Publications] A.A.Kaminskii, H.Nishioka, Y.Kubota, K.Ueda, H.Takuma, S.B.Bagaev, A.A.Paylyuk: "New manifestations of nonlinear optical interactions in KY(WO_4)_2 and KGd(WO_4)_2 laser crystals" Dokl.Akad.Nauk(Russia). vol.346. 33-36 (1996)
• [Publications] H.Nishioka, W.Odajima, and K.Ueda:"Intense coherent VUV radiation from a self-trapped ultra-short laser pulse" J.of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. vol.80. 263-266 (1996)
• [Publications] H.Nishioka, W.Odajima, Y.Sasaki, and K.Ueda: "Super-wide-band coherent light generation in multi-channeling propagation of tera-watt Ti:Sapphire laser pulses;" Prog.Crystal Growth and Charact. vol.33. 237-240 (1996)
• [Publications] H.Nishioka, W.Odajima, M.Tateno, K.Ueda, A.A.Kaminskii, and A.V.Butashin, S.N.Bagayev, A.A.Pavlyuk: "Femtosecond continuously tunable second harmonic generation over the entire-visible range in orthorhombic acentric Gd_2(MoO_4)_3 crystals" Appl.Phys.Lett.vol.70. 1366-1368 (1997)
• [Publications] 西岡 一、植田憲一: "超短パルスレーザーによるコヒーレント白色光の発生" 光学. 第26巻. 79-85 (1997)
• [Publications] 植田憲一: "波長可変固体レーザーの物理" 光学. vol.25. 498-504 (1996)
• [Publications] 植田憲一: "高出力超短パルス電磁波の発生" 核融合研究. vol.73. 415-421 (1997)