テラワット紫外全固体超短パルスレーザーの開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15035217
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 猿倉 信彦 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (40260202)
• キーワード: Ce:LiCAF / 紫外レーザー / 高出力レーザー / 超短パルス

研究概要

本研究の目的は、全固体超短パルス紫外高輝度光源の実現であり、従来のエキシマレーザーによるテラワット紫外超短パルスレーザーで問題となっていたサイズ、ランニングコスト、安定性の問題は、レーザーを固体素子でのみ構成することによって克服することにある。これまでに我々は、Ce:LiCAF結晶を用いてチャープパルス増幅システムを構築することにより、30GWのピークパワーを達成している。このシステムを改良し、高出力化をおしすすめる。
まず始めに、2つの巨大な石英プリズムを用いた4パスのパルスストレッチャーを作製した。このパルスストレッチャーは以前作製した4つのプリズムを用いたシステムに比べ、よりシンプルかつ正のチャープ制御が容易であるという利点があげられる。以前作製したシステムに比べ問題となる点は、プリズム内での非線形効果による位相のずれであるが、種パルスのピークパワーはそれほど高くないため、Bintegralはそれほど問題とならない数値におさまる。このストレッチャーによって伸張されたパルスを増幅することなく、オーソドックスなプリズムペアを用いたパルスコンプレッサーによってパルス圧縮した結果、〜150fsまで圧縮可能であったことからも非線形効果の影響は無視できると考えられる。現在、このストレッチャーにより、〜100fsのパルス幅を〜3psにまで伸張することが可能である。
次に伸張したパルスを増幅するため、2段のレーザー増幅器を作製した。1段目の増幅器によって〜40uJの種パルスを〜3mJにまで増幅し、2段目の増幅器によって〜20mJまで増幅することに成功した。これらの結果により、TW化へのステップである0.1TWのピークパワー達成のめどがついた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Suzuki, S.Ono, H.Murakami, T.Kozeki, H.Ohtake, N.Sarukura, G.Masada, H.Shiraishi, I.Sekine: "0.43 J, 10Hz Fourth Harmonic Generation of Nd : YAG Laser Usin Large Li2B407 Crystals"Japanese Journal of Applied Phisics. 41. L823-L824 (2002)
• [文献書誌] S.Ono, Y.Suzuki, T.Kozeki, H.Murakami, H.Ohtake, N.Sarukura, H.Sato, S.Machida, K.Shimamura, T.Fukuda: "High-energy, all-solid-state, ultraviolet laser power-amplifier module design and its output-energy scaling principle"Applied Optics. 41. 7556-7560 (2002)
• [文献書誌] Z.Liu, S.Ono, T.Kozeki, Y.Suzuki, N.Sarukura, H.Hosono: "Generation of intense 25-fs pulses at 290 nm by a hollow fiber filled with high-pressure argon gas"Japanese Journal of Applied Phisics. 41. L986-L988 (2002)
• [文献書誌] H.Takahashi, M.Sakai, S.Ono, N.Sarukura, H.Saro, T.Fukuda: "Optical Property of Ce3+-ion - doped LiCaAlF6 Crystal in Vacuum Ultraviolet Region"Japanese Journal of Applied Phisics. 42. L660-L662 (2002)