2017 Fiscal Year Research-status Report
水パルス圧縮による高強度フェムト秒レーザー光の発生
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16K13703
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
赤羽 温 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 量子生命科学研究部, 主幹研究員(定常) (00370338)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 分散補償 / 光パラメトリック増幅 / チャープパルス増幅 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は前年度に整備した位相計測器を用いて波長500 nm帯の圧縮光パルスの位相計測を行った。今回用いた位相計測装置はPG-FROGと呼ばれる装置で、測定光の波長を変えずに位相計測が行うことができる。光パラメトリック増幅（OPA)に用いる中心波長510 nmポンプ光での位相計測ではパルス幅1.04 psが得られ、位相計測にはピーク出力で100 MW程度の測定光入力が必要と判明した。OPAでアイドラー光を発生させた。発生アイドラー光のエネルギーは空間光変調器の導入に伴うシグナル光のエネルギー、利得低下に伴い10 μJに届かず2倍波出力は数 μJであった。このため今回発生させたアイドラー光2倍波ではピーク出力が10MW程度とPG-FROGによる位相計測が困難で、2段のOPAを行って発生アイドラー光のエネルギーを10倍程度に高めることで計測が可能になると考えられる。
また前述のパルス圧縮に用いる水槽を準備した。水槽の長さは基本波位相計測から得られた分散を元に長さ47 cmに設定した。水槽は内径70 mm程度のSUS製フランジを用い、両端に取り付けた反射防止コートを施したウェッジ付き光学ウインドウを用いて中の純水を封じ切る構造になっている。水槽全体の透過率は87.2%と高く、水によるパルス圧縮の実用性を確認できた。入射光パルスのエネルギーを上げていくと水槽内部で自己収束が起こり、透過後の出力光ビームサイズが縮小した。自己収束から確認した非線形効果のしきい値は7.6 GW/cm2であり、今後の実験及び実用化の検討時に考慮すべきデータが得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
位相計測器は極短パルス計測に有効に機能し、パルス圧縮用水槽の準備及び特性評価も完了した。OPAアイドラー光の出力が低く2倍波での直接位相計測ができていないが、空間位相変調器のシグナル光への導入でOPAシード光エネルギー及び利得が以前に比べて低下したためで、OPA設計の見直しで出力が増強されれば今年度2倍波直接計測による水圧縮パルスの詳細な分散補償・制御等に進むことができると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はまずレーザーシステムの改修を行い、OPA出力エネルギーを10倍に増強して水圧縮光パルスの位相計測及び分散補償を行う予定である。ポンプ光レーザー出力を2倍程度増強し、OPA設計を2段増幅に見直すことで非線形増幅であるOPAでは10倍の利得は容易に得られる見込みで、水槽透過後のアイドラー2倍波を位相計測しながら空間光変調による分散補償・制御を行う。また水圧縮パルス光の波面及び集光特性についても実験から評価することで、本研究の実用時のスケーリングに必要な情報が取得できると考えている。
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| Causes of Carryover |
今年度新規制作を予定していた水槽の作成が位相計測の結果、既存の物品の改造で済んだため。
未使用額は次年度水パルス圧縮における詳細なレーザー光のレーザー光特性評価・制御実験において用いるレンズ、ミラー等の光学素子、レーザーシステム運転時に増幅器結晶を低温冷却する液体窒素の購入に使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
