部分置換DKDP結晶による広帯域OPCPAにおける位相整合条件の最適化

Optimization for OPCPA phase matching condition using partially deuterated KDP

小川 奏; 末田 敬一*; 赤羽 温; 青山 誠; 辻 公一; 藤岡 加奈*; 金邉 忠*; 宮永 憲明*; 山川 考一

Ogawa, Kanade; Sueda, Keiichi*; Akahane, Yutaka; Aoyama, Makoto; Tsuji, Koichi; Fujioka, Kana*; Kanabe, Tadashi*; Miyanaga, Noriaki*; Yamakawa, Koichi

光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)法は、高強度光パルスや超広帯域光パルスを得るための手法として広く利用されている。特にKDPあるいはDKDP結晶を用いた場合は、増幅利得が小さいものの、大型の結晶を短期間で作成しやすいといった特性から、高いパルスエネルギーを得るための主増幅器に広く用いられている。しかし既存の短パルスレーザーに主増幅器としてKDPあるいはDKDP結晶を追加する場合には、増幅帯域や増幅の中心波長の不一致から、得られる増幅パルス幅は100fs程度に制限される。そこでわれわれはDKDPの置換率を変えることによって屈折率のパラメータが調整可能であることに着目し、増幅帯域や中心波長を最適化するという手法を提案し、実験を行った。実験では13%部分置換DKDP結晶を用いて、Yb:YLFレーザーの2倍波である波長510nmで励起を行い、増幅帯域270nmの広帯域増幅に成功した。また、置換率を変えることで位相整合条件を変化させ、異なる波長を中心とした広帯域増幅が可能になることを数値計算によって示した。

Using a partially deuterated KDP crystal for an optical parametric amplifier, we demonstrated ultrabroadband optical parametric chirped-pulse amplification of more than 250 nm bandwidth at a center wavelength of 1050 nm. We numerically show how to control the broadband phase matching conditions at different wavelengths to match center wavelengths of suitable broadband seed sources by adjusting the deuteration level in partially deuterated KDP.