High-energy, diode-pumped, picosecond Yb:YAG chirped-pulse regenerative amplifier as a pump source for optical parametric chirped-pulse amplification

光パラメトリックチャープパルス増幅のための励起光源としての高エネルギーダイオード励起ピコ秒Yb:YAGチャープパルス再生増幅器

赤羽 温; 青山 誠; 小川 奏; 辻 公一; 時田 茂樹*; 河仲 準二*; 西岡 一*; 山川 考一

Akahane, Yutaka; Aoyama, Makoto; Ogawa, Kanade; Tsuji, Koichi; Tokita, Shigeki*; Kawanaka, Junji*; Nishioka, Hajime*; Yamakawa, Koichi

パルス圧縮器を用いないで高効率に直接OPCPAを励起するのに最適なLD励起狭帯域Yb:YAGチャープパルス再生増幅器を開発した。シード光は再生増幅器でのGain-Narrowingにより増幅と同時にパルス圧縮されるため、パルス圧縮機なしで7.5mJのピコ秒増幅レーザーパルスが得られた。実験ではOPCPAのシグナルに光を分割し、偏波保存シングルモードファイバーで1.2nsまでパルス伸張したものを再生増幅器のシード光として用いている。再生増幅器では液体窒素温度冷却されたYb:YAG結晶が狭帯域増幅媒質として用いられており、LD直接励起可能なため1kHzを超える高繰り返し動作にも対応可能である。増幅光の帯域は再生増幅器内のGain-Narrowingにより17nmから0.5nmまで狭帯域化35psまで圧縮されておりチャープ光のため増幅後のパルス幅も35ps程度まで圧縮される。波長変換後のパルス幅25psの2倍波はパルス圧縮機なしでOPCPAの励起光として使用可能である。実験ではさらに増幅光を用いて実際に2波長光パラメトリックチャープパルス増幅を行い、シグナル光帯域のうち850nmと1200nmの2波長成分が10の利得で増幅されることを確認している。

We have developed a narrowband Yb:YAG chirped-pulse regenerative amplifier using gain-narrowing, which is suitable for direct OPCPA pumping without pulse compression. A chirped-seed pulse was amplified and compressed in the regen, simultaneously, which generated the picosecond pulses with 7.5-mJ of energy without a pulse compressor. In the experiment, output pulse from a mode-locked oscillator was split into two beams, which were used as seed pulses for both Yb:YAG regen and OPCPA. The seed pulse for the regen was positively chirped to 1.2 ns by a PANDA fiber before amplification. An Yb:YAG was cooled by a liquid-nitrogen cryostat and fiber-coupled laser diode was used to pump the regen. A gain narrowed amplified bandwidth (from 17 nm to 0.5 nm) corresponded to 35 ps (FWHM) duration. We also performed a parametric amplification by using the frequency-doubled, 25-ps pump pulse. We have observed OPA spectra at 850 and 1200 nm, simultaneously, with the maximum OPA gain of 10.