Generation of intense femtosecond laser pulses with water for dispersion compensation

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K13703
• Research Institution: National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
• 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)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 波面計測 / チャープパルス増幅 / パラメトリック増幅

Outline of Annual Research Achievements

前年度の位相計測系、及びパルス圧縮用水槽の整備を受けて、今年度は水圧縮パルスの位相計測及び分散補償を行う予定であったが、実験に使用する光パラメトリックレーザーシステムのポンプレーザー増幅部に不具合があり、実施期間中に改修が間に合わなかったため水圧縮パルスの出力増強ができず、位相計測に十分な光強度が得られなかった。
他方水圧縮パルスレーザー光の特性評価として集光照射等の実用に耐えうるか確認するため水槽透過光の波面計測を行った。
中心波長510nmのコリメートしたフェムト秒レーザー光に前年度作成した水槽を透過させ、波面センサーで受光することにより水槽の有無による波面歪みの変化およびレーザー光の揺らぎの影響を調査した。計測の結果水槽透過光の波面歪みはP-V値で0.24マイクロメートル（有効径2.4mmφ）と観測され、透過しない場合に対して0.09マイクロメートル（同）と10分の1波長程度の増加に留まった。このため透過による波面歪みは集光にほとんど影響をもたらさないことが分かった。また計測データからは少なくとも静置された水環境では水媒質自身の時間的ゆらぎ等は計測される透過波面にほとんど影響を与えていないことが分かった。よって水槽透過光はLIBS等水中レーザー光照射実験に十分利用可能な集光が得られることが判明した。
本研究の実施期間は今年度で終了したが、今後ポンプレーザー増幅部の改修を行って光パラメトリック増幅の利得を高め、水槽によるアイドラー光パルス圧縮を実用化するとともに、他の生体媒質を用いたパルス圧縮研究へのステップとしていきたいと考えている。