High-contrast (10), high-intensity (500 TW) J-KAREN laser system

高コントラスト(10),高強度(500TW)J-KARENレーザーシステム

桐山 博光; 森 道昭; 中井 善基; 下村 拓也; 笹尾 一; 田中 桃子; 越智 義浩; 田上 学*; 岡田 大; 近藤 修司; 金沢 修平; 匂坂 明人; 大東 出; 若井 大介*; 笹尾 文崇*; 鈴木 将之; 小瀧 秀行; 近藤 公伯; 杉山 僚; Bulanov, S. V.; Bolton, P.; 大道 博行; 河西 俊一; 横山 淳

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

従来のチタンサファイアチャープパルス増幅器(CPA)と光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を組合せた高強度フェムト秒レーザーシステムの開発を行い、パルス圧縮前で30Jを超える高い増幅エネルギーを得た。再パルス圧縮することで約500TW級の高いピーク強度のレーザーパルスがポテンシャルとして生成可能であることを確認した。低利得のOPCPAを用いることにより、サブナノ秒の時間領域において10桁を超えるコントラスト、ナノ秒の時間領域において12桁程度の高いコントラストを得た。また、高エネルギー励起用グリーンレーザーの空間パターンを回折光学素子により制御し、ほぼ完全なフラットトップの空間プロファイルを得た。このシステムにより粒子加速などの高強度レーザーと物質との相互作用の実験的研究が進展するものと期待される。

We have developed a femtosecond high intensity laser system, which combines both Ti:sapphire chirped-pulse amplification (CPA) and optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA) techniques, that produces more than 30 J broadband output energy, indicating the potential for achieving peak powers in excess of 500 TW. With a cleaned high-energy seeded OPCPA preamplifier as a front-end in the system, for the final compressed pulse (without pumping the booster amplifier) we found that the temporal contrast in this system exceeds 10 on the sub-nanosecond timescale, and is near 10 on the nanosecond timescale before the main femtosecond pulse. Using diffractive optical elements for beam homogenization of 100-J level high-energy Nd:glass green pump laser in a Ti:sapphire final amplifier, we have successfully generated broadband high-energy output with near-perfect top-hat intensity distributions.