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高品質CBO結晶による高エネルギー・高効率グリーン光発生

Generation of high energy, efficient green laser pulse by high quality CBO crystal

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

波長1$$mu$$m帯レーザーにおける波長変換の高エネルギー化は、レーザー駆動粒子加速において得られる粒子の高エネルギー化を実現できる。そのため、Nd:YAG及びNd:Glassレーザーの高効率波長変換の向上は粒子加速における高エネルギー化に強く関連している。CsB$$_{3}$$O$$_{5}$$(CBO)結晶は、高い非線形光学定数(1.00pm/V),高ダメージ閾値(26GWcm$$^{-2}$$)から波長1$$mu$$m帯レーザーの第二高調波生成の可能性を持っている。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2Jに対して第二高調波の出力エネルギー1.2J,変換効率60%を達成した。この変換効率は平面波近似式を用いた理論値とおおむね一致していた。本実験結果よりトップシード法を用いた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。

A second harmonic generation (SHG) of Nd:YAG or Nd:glass is typically utilizing to pump the Ti:sapphire chirped-pulse amplification laser system for realizing a high intensity pulse laser. CsB$$_{3}$$O$$_{5}$$ (CBO) crystal has a potential to obtain the high energy SHG because the effective nonlinear coefficient and damage threshold are high. In this presentation, we have demonstrated efficient frequency doubling of high energy fundamental Nd:YAG laser pulse energy of the 1.2 J with a conversion efficiency of 60% at a 10 Hz using high optical quality top-seeded solution growth CBO (TSSG-CBO) crystal. These results indicate that TSSG-CBO is a good candidate material for high energy SHG of Nd-doped lasers at the several J level with high repetition.

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