Development of coherent combine technique of high power laser pulses and its diagnostics for generating few cycle laser pulse

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04918
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Iwasaki Atsushi 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (30447073)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ファイバーレーザー / レーザー加工 / アト秒パルス発生 / チャープパルス増幅 / コヒーレント結合

Outline of Final Research Achievements

Two femtosecond laser pulses in 1 um region were combined using a coherent combination method. Specifically, we constructed a laser chirped pulse amplification system with variable repetition frequency to serve as the seed light for the coherent combine, and characterize its pulse and amplification properties. In addition, the pulse before pulse compression was separated into vertical and horizontal polarization components and then combined, and its pulse was evaluated. In constructing the chirp pulse amplification system, we tested homemade and commercially available femtosecond oscillators with different wavelength bands as well as large-core, tapered, and rod-type fibers as amplifiers.

Free Research Field

レーザー分光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高いパルスエネルギーを持つフェムト秒レーザーパルスは、レーザー加工や理化学研究において非常に重要なツールとなっている。ファイバーレーザー増幅器は、高いパルスエネルギーを安価に実現可能な要素技術であるが、例えば10μmコアのファイバーは、数10~100ピコ秒で2~5 μJ程度の破壊閾値を持つ。レーザー加工やアト秒パルス発生では100 μJ/pulse以上のエネルギーを持つレーザーパルスの発生が必要とされており、ファイバ増幅器を用いてレーザー加工やアト秒パルス発生に必要な100 μJ/pulse以上、またビーム結合によってさらなる高いエネルギーを可能とする道筋をつけた意義は大きい。