Multi-millijoule, diode-pumped, cryogenically-cooled Yb:KY(WO) chirped-pulse regenerative amplifier

高出力・広帯域Yb:KYWチャープパルス再生増幅器

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

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

イットリビウム(Yb)系のレーザー材料は、次世代のレーザーダイオード(LD)励起レーザー(DPSSL)用材料として近年盛んに研究が行われている。吸収帯域が広く長い蛍光寿命を持つYb系材料はLD励起に最適であり、高効率なレーザー動作が可能である。本研究は、そのようなYb系材料の1つであるYb:KYW結晶を増幅媒質として用いることで、高エネルギーと広帯域を維持しつつ1kHz以上の高繰り返しで動作可能なCPAレーザーの開発を目的としている。本実験では、Yb:KYW結晶を用いてLD励起低温冷却型再生増幅器の開発を行い、励起パルス幅0.5ms時において5.5mJの出力エネルギー(吸収エネルギー39mJ)と14%を超える光-光変換効率を得ることができた。

Ytterbium (Yb) doped gain media are one of promising laser materials for the next generation of diode-pumped high-power lasers. Yb-doped media have several advantages. It has wide absorption bandwidth, the low quantum defect, and the simple electronic structure. Yb:KY(WO) (Yb:KYW) and Yb:KG(WO) (Yb:KGW) have a large absorption and wide emission cross section, broad emission spectral range, and high thermal conductivity, yielding a high repetition-rate, high-energy, sub-picosecond pulses. However, multi-millijoule-class Yb:KYW or Yb:KGW lasers have not yet been reported so far, excepting a massive, joule-class Ti:sapphire laser pumped Yb:KGW regenerative amplifier. So, We developed a compact diode-pumped, cryogenically-cooled chirped-pulse Yb:KYW regenerative amplifier. An amplified pulse with an energy of 5.5 mJ and a high optical conversion efficiency of 14% is achieved. Regenerative pulse shaping is also used to counter gain narrowing during amplification.