超高強度・超短パルスレーザー光の追圧縮と短波長発生に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750054
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 張 鉄軍 山梨大学, 工学部, 助手 (80273035)
• キーワード: 超短パルスレーザー光 / 超高強度光科学 / 非線形光学 / 高調波発生 / パルスレーザー光の圧縮 / 非線形光学結晶 / 非線形波動方程式 / 超短パルス光の短波長化

研究概要

本研究では、Nd:ガラス及びチタンサファイアレーザーシステムを対象として、KDP、BBO、CLBO及びKBBF非線形光学結晶によるピコ秒高強度レーザー光の追圧縮とフェムト秒領域の超短パルスレーザー光の短波長化に関する研究を行った。
本年度では、KDP、BBO、CLBO及びKBBF結晶の屈折率の波長依存性を利用し、和周波数混合(Sum-Frequency Mixing:SFM)における周波数混合パルス光の圧縮条件を探した。特に、非線形波動方程式を用いて、SFM過程に発生したパルス光の時間波形とエネルギーの変換効率を計算し、レーザー光の波長と入射基本波の強度、結晶の厚さ等のパラメターの最適化方法を確立した。具体的に、下記のような知見が得られた。
1、 空間効果を含んだ多次元非線形波動方程式を用い、二次及び三次非線形光学効果のレーザー光の空間モードに与える影響を明確した。
2、 時間遅延を用いた非平行タイプIの第2高調波発生という方式を第2高調波におけるパルスの追圧縮にのみならず、波長可変パルス圧縮、基本波及び第3高調波発生における圧縮にも応用できることを証明した。
3、 最近再び注目されているKDP結晶を用いた超短パルスレーザー光の第2高調波発生についても検討した。その結果、KDP結晶の非線形光学常数が小さいが、郡速度不整合と分散も小さいので、入射基本波強度を増やせば、超短パルスにも利用できることを証明した。

研究成果

• [文献書誌] Tiejun Zhang et al.,: "Pulse Compression with a Nonlinear Type I Frequency Doubling Crystal" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37・No.2. 542-543 (1998)
• [文献書誌] Tiejun Zhang et al.,: "Efficiert type I second-harmonic generation of subpicosecond Laser pulses with a series of alternating nonlinear and dalay crystals" Appl.Opt.Vol37・No.9. 1647-1650 (1998)
• [文献書誌] Tiejun Zhang et al.,: "A Proposal for Third-Harmonic Generation for Pulse Compression with nonlinear phase matching" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37・No.6. 3348-3349 (1998)
• [文献書誌] Tiejun Zhang et al.,: "Transverse-Mode Effect of Second-Harmonic Generation of Ultrashort Laser Pulses with Time Delay" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37・No.10. 5569-5571 (1998)
• [文献書誌] Kouki Shiga et al.,: "Effect of self-Pumped Phase Confugation Feedback from a Ce:BaTiO_3 crystal on Lasing Spectrum of a Laser Diode" Opt.Rev.Vol.5・No.6. 387-388 (1998)