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Generation of above 10$$^{10}$$ temporal contrast, above 10$$^{20}$$W/cm$$^2$$ peak intensity pulses at a 10 Hz repetition rate using an OPCPA preamplifier in a double CPA, Ti:sapphire laser system

OPCPA前置増幅器としたダブルCPAチタンサファイアレーザーシステムによる10$$^{10}$$コントラスト,10$$^{20}$$W/cm$$^2$$ピーク強度,10Hz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; 匂坂 明人; 大東 出; 小瀧 秀行; 笹尾 一; 若井 大介*; 田中 桃子; 越智 義浩; 杉山 僚; 大道 博行; Bulanov, S. V.; 小池 雅人; Bolton, P.; 河西 俊一

Kiriyama, Hiromitsu; Mori, Michiaki; Nakai, Yoshiki; Shimomura, Takuya; Tanoue, Manabu*; Okada, Hajime; Kondo, Shuji; Kanazawa, Shuhei; Sagisaka, Akito; Daito, Izuru; Kotaki, Hideyuki; Sasao, Hajime; Wakai, Daisuke*; Tanaka, Momoko; Ochi, Yoshihiro; Sugiyama, Akira; Daido, Hiroyuki; Bulanov, S. V.; Koike, Masato; Bolton, P.; Kawanishi, Shunichi

レーザー駆動粒子加速をはじめとした超高強度光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整備を進めている。高コントラスト・高ピーク出力を両立させるため、前置増幅器に過飽和吸収体によりASEペデスタルを除去された高エネルギー・クリーンパルスをシード光とした光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)、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を開発している。パルス幅1nsに伸張されたマイクロジュールの比較的高いエネルギーのシード光は、OPCPA前置増幅器により10mJ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まで増幅される。チタンサファイア主増幅器では熱負荷を低減させるために、結晶は100Kまで冷却されている。この結果、メインパルス前のピコ秒の時間領域において10$$^{10}$$桁以上の高いコントラストを達成するとともに、放物面鏡で集光することにより10$$^{20}$$W/cm$$^2$$以上の高い集光強度を10Hzの繰り返し動作で得た。

We demonstrate a high-contrast, high-intensity double chirped-pulse amplification (CPA) Ti:sapphire laser system using an optical parametric chirped-pulse amplifier (OPCPA) as a preamplifier. By injecting cleaned microjoule seed pulses into the OPCPA, a temporal contrast greater than 10$$^{10}$$ within picosecond times before the main femtosecond pulse is demonstrated with the output pulse energy of 1.7 J and 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 10$$^{20}$$ W/cm$$^2$$.

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