Multi-millijoule, nonlinear preamplifier for high intensity femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification lasers at 1030 nm

波長1030nmにおける高強度フェムト秒Yb:YAGチャープパルス増幅レーザーのための数ミリジュール非線形前置増幅器

鈴木 将之; 桐山 博光; 大東 出; 岡田 大; 中井 善基; 織茂 聡; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; 菅 博文*; Bolton, P.; 大道 博行; 河西 俊一

Suzuki, Masayuki; Kiriyama, Hiromitsu; Daito, Izuru; Okada, Hajime; Nakai, Yoshiki; Orimo, Satoshi; Sato, Masatoshi*; Tamaoki, Yoshinori*; Yoshii, Takehiro*; Maeda, Junya*; Matsuoka, Shinichi*; Kan, Hirofumi*; Bolton, P.; Daido, Hiroyuki; Kawanishi, Shunichi

レーザー駆動粒子線照射装置用の高強度,高繰り返しレーザーシステム開発における前置増幅器の開発を行った。Yb系レーザー媒質は、波長940nmの半導体レーザー(LD)で励起が可能であり、かつ広い蛍光バンド幅を持つため、高強度,高繰り返しレーザー実現に最も近い媒質の一つである。一般に前置増幅器として再生増幅器が用いられるが、利得の狭帯域化,パルスコントラストが悪い等の問題点がある。これらを解決するために、光パラメトリック増幅(OPCPA)を用いた前置増幅器の開発を行った。波長1030nm,パルス幅200fs,出力0.47nJの発振器より発生したフェムト秒レーザーは、パルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長される。OPCPAの励起源には、Nd:YAGレーザーの第二高調波を用いてパルス伸張されたレーザーパルスの増幅を行った。その結果、入力エネルギー325mJのとき、出力エネルギー6.5mJをスペクトル幅10.8nmで得た。このレーザーパルスを再圧縮した結果、パルス幅は230fsを得た。本研究で開発したOPCPAは、LD励起Yb:YAG CPAシステムに有用であることを示した。

We report the highest energy broadband laser pulses at a center wavelength of 1030 nm based on optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA). We have demonstrated amplification of 1030 nm femtosecond laser pulses from a broadband Yb oscillator to over 6.5 mJ with a total gain of greater than 10 achieved in a single pass through only 56 mm of gain material at a 10 Hz repetition rate. The amplified spectral bandwidth of 10.8 nm affords recompression to a 230 fs pulse duration following amplification. As an alternative to the regenerative amplifier (RA) this system is one of the more promising candidates for realizing compact, high intensity, direct diode pumped, high repetition rate femtosecond Yb:YAG chirped-pulse amplification (CPA) in laser systems.