High spatiotemporal-quality petawatt-class laser system

高度に時間・空間制御されたペタワットレーザーシステム

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; Collier, J. L.*; Hernandez-Gomez, C.*; Hooker, C. J.*; Ertel, K.*; 木村 豊秋*; 田島 俊樹

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; Collier, J. L.*; Hernandez-Gomez, C.*; Hooker, C. J.*; Ertel, K.*; Kimura, Toyoaki*; Tajima, Toshiki

近年の高強度レーザー発生技術の急速な進展により、ペタワット(PW)級のピーク出力を有するレーザー装置が開発され、粒子加速,高エネルギー物理等多くの研究に利用されようとしている。このようにレーザー装置の高強度化が進むとともに、実際の応用に向けての研究開発として、時間構造や空間構造の向上に移行しつつある。本論文では、高強度レーザーの時間制御技術として背景光抑制、及び空間制御技術としてビーム均質化を原子力機構で開発されたJ-KARENレーザーに適用した実験結果について報告する。

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 compressed pulse without pumping the final amplifier we found that the temporal contrast in this system exceeds 10 on the sub-nanosecond timescales, and is near 10 on the nanosecond timescale prior to the peak of 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 a near-perfect top-hat-like intensity distribution.