High-energy, high-contrast, multiterawatt laser pulses by optical parametric chirped-pulse amplification

光パラメトリックチャープパルス増幅を用いた高エネルギー,高コントラスト,マルチテラワットレーザー

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 山本 洋一*; 田上 学*; 圷 敦; 下村 拓也*; 近藤 修司; 金沢 修平; 大道 博行; 木村 豊秋; 宮永 憲明*

Kiriyama, Hiromitsu; Mori, Michiaki; Nakai, Yoshiki; Yamamoto, Yoichi*; Tanoue, Manabu*; Akutsu, Atsushi; Shimomura, Takuya*; Kondo, Shuji; Kanazawa, Shuhei; Daido, Hiroyuki; Kimura, Toyoaki; Miyanaga, Noriaki*

小型で高信頼性,高出力,高コントラスト動作が可能な非平行光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)の開発を行った。広スペクトル帯域チタンサファイアレーザー発振器からの出力光をシード光とし、このシード光を回折格子を用いたパルス拡張器によりパルス幅を伸張し、タイプI位相整合のBBO-OPCPAに入射した。OPCPAにより、0.1nJのシード光を10Hzの繰り返し動作で10億倍以上の高い利得で122mJにまで増幅した。最後にパルス圧縮を行うことにより、19fsのパルス幅を得た。ピークパワーで3.2TW、平均出力で0.62Wを得た。また、ピコ秒の時間領域において、8桁以上の高いコントラストを達成した。

We describe a compact, reliable, high-power, and high-contrast noncollinear optical parametric chirped-pulse amplifier system. With a broadband Ti:sapphire oscillator and grating-based stretching and compression, the chirped pulses are amplified from 0.1 nJ to 122 mJ in type-I -barium borate optical parametric chirped pulse amplifiers with a total gain of over 10 at 10 Hz repetition rate. Pulse compression down to 19-fs duration achieved after amplification indicates a peak power of 3.2 TW at an average power of 0.62 W. The pre-pulse contrast is measured to be less than 10 on picosecond timescales.