Demonstration of high-contrast, high intensity laser pulses using an OPCPA preamplifier in a double CPA, Ti:sapphire laser system

ダブルCPA方式、OPCPA前置増幅器を用いたチタンサファイアレーザーによる高コントラスト・高強度レーザーパルスの生成

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; 金沢 修平; 大東 出; 匂坂 明人; Ma, J.-L.; 大道 博行; Bulanov, S. V.; 木村 豊秋*; 田島 俊樹

Kiriyama, Hiromitsu; Mori, Michiaki; Nakai, Yoshiki; Shimomura, Takuya; Tanoue, Manabu*; Okada, Hajime; Kondo, Shuji; Kanazawa, Shuhei; Daito, Izuru; Sagisaka, Akito; Ma, J.-L.; Daido, Hiroyuki; Bulanov, S. V.; Kimura, Toyoaki*; Tajima, Toshiki

レーザー駆動粒子加速などの利用研究を推進するために、高コントラスト・高強度レーザーシステムの開発を行っている。高いコントラストを得るために、高エネルギーパルスによりシードされた光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を前置増幅器として採用し、高い強度を得るために、後段にチタンサファイアチャープパルス増幅器を用いたシステムの開発を行っている。1nsにパルス幅を伸張されたマイクロジュールの高いエネルギーを有するシード光は、OPCPA前置増幅器によりミリジュールまで増幅され、その後、チタンサファイア前置増幅器で300mJ、チタンサファイア主増幅器で3Jにまで増幅される。チタンサファイア主増幅器における熱負荷を低減させるために結晶を100Kにまで冷却している。パルス圧縮後に、ほぼ回折限界の優れた集光径で10W/cmを達成するとともに、psの時間領域において10桁以上の高いコントラストを得た。

We demonstrate a high-contrast, high-intensity double chirped-pulse amplification (CPA) Ti:sapphire laser system using an optical parametric chirped-pulse (OPCPA) pre- amplifier. By injecting cleaned microjoule seed pulses into the OPCPA, a temporal contrast greater than 10 within picosecond times before the main femtosecond pulse is demonstrated with an output pulse energy of 1.7 J and a pulse duration of 30 fs, corresponding to a peak power of 60 TW at a 10 Hz repetition rate. This system uses a cryogenically-cooled Ti:sapphire final amplifier and generates focused peak intensities in excess of 10W/cm.