高強度レーザーの高コントラスト・高ビーム品質技術

Temporal contrast and spatial beam quality improvement techniques in a high intensity laser

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; 大東 出; 若井 大介*; 笹尾 文崇*; 鈴木 将之; 近藤 公伯; 杉山 僚; Bolton, P.; 横山 淳; 大道 博行; 河西 俊一

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

ペタワット(1千兆ワット)のピーク強度を有する超高強度レーザーの小型化,信頼性の向上に伴い、レーザー駆動粒子加速をはじめとした相対論領域の超高強度利用研究が推進されている。このような利用研究を推進するうえで極めて重要なのは、コントラスト(メインパルスとそれに付随する背景光の強度比)である。光パラメトリックチャープパルス増幅法を改良し、高強度チタンサファイアレーザーに世界に先駆け導入することで不必要なノイズ成分をメインパルスに対して1000億分の1以下に抑えることに成功したので紹介する。また、高効率増幅や信頼性などの向上のために回折光学素子を導入し、空間的にほぼ完全なフラットトップの良好なパターンを得ることができたので併せて報告する。

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 we found that the temporal contrast in this system exceeds 10 on the sub-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.