Highly efficient frequency doubling of high-energy Nd:YAG laser using a CsBO crystal

CsBO結晶を用いた高エネルギーNd:YAGレーザーの高効率波長変換

鈴木 将之; 桐山 博光; 中井 善基; 岡田 大; 大東 出; 影林 由郎*; 横田 利夫*; Bolton, P.; 大道 博行; 河西 俊一

Suzuki, Masayuki; Kiriyama, Hiromitsu; Nakai, Yoshiki; Okada, Hajime; Daito, Izuru; Kagebayashi, Yoshio*; Yokota, Toshio*; Bolton, P.; Daido, Hiroyuki; Kawanishi, Shunichi

レーザー駆動粒子加速における最大エネルギーのカットオフは、入力レーザーエネルギーに依存し、入力レーザーのチタンサファイアレーザーの出力は、その励起源であるNd:YAGレーザーの第二高調波(波長532nm)出力に依存する。そのため、波長1m帯レーザーにおける波長変換の高効率化は、粒子加速の高エネルギー化において非常に重要である。CsBO(CBO)結晶は、高い非線形光学定数,高ダメージ閾値から波長1m帯レーザーの第二高調波生成への応用が期待されていた。しかし、その結晶の高品質かつ大型化が困難であったため、第二高調波生成はほとんど行われていなかった。近年、トップシード法を用いることで高品質,大型のCBO結晶成長が可能となった。このような背景から高品質CBO結晶を用いて、波長1064nmレーザーパルスの波長変換を行った。その結果、入力レーザーエネルギー20Wに対して第二高調波の出力エネルギー12W,変換効率60%を達成した。平面波近似の式より、理論的に変換効率を評価したところ実験結果とおおむね一致した。本実験結果よりCBO結晶は第二高調波生成に非常に有効な結晶の一つであることがわかった。

We have demonstrated efficient frequency doubling of high energy fundamental Nd:YAG laser pulse energy of the multi-J level at a high repetition rate using high optical quality top-seeded solution growth CsBO (TSSG-CBO) crystal. Second-harmonic (532 nm) generation (SHG) output energy of 12 W at 10 Hz is obtained with a conversion efficiency of 60% The numerical calculation SHG efficiency agrees well with the measured results. These results indicate that CBO is a good candidate material for high energy SHG of Nd-doped lasers at the several J level or more with high repetition rate.