Hundred mJ, sub-picoseconds, high temporal contrast OPCPA/Yb:YAG ceramic thin disk hybrid laser system

百ミリジュール級,サブピコ秒,高時間コントラスト,OPCPA/Yb:YAG薄膜セラミックディスクハイブリッド型レーザーシステム

鈴木 将之*; 桐山 博光; 大東 出; 越智 義浩; 岡田 大; 佐藤 方俊*; 玉置 善紀*; 吉井 健裕*; 前田 純也*; 松岡 伸一*; 菅 博文*; Bolton, P.; 杉山 僚; 近藤 公伯; 河西 俊一*

Suzuki, Masayuki*; Kiriyama, Hiromitsu; Daito, Izuru; Ochi, Yoshihiro; Okada, Hajime; Sato, Masatoshi*; Tamaoki, Yoshinori*; Yoshii, Takehiro*; Maeda, Junya*; Matsuoka, Shinichi*; Kan, Hirofumi*; Bolton, P.; Sugiyama, Akira; Kondo, Kiminori; Kawanishi, Shunichi*

超高強度レーザーを物質に集光した際に生成するレーザー励起高エネルギー粒子線や高出力THz波生成の励起源開発のためのOPCPA/Yb:YAGハイブリッド型レーザーシステムの開発を行った。本レーザーの特徴は高時間コントラスト化が見込めるOPCPA前段増幅器と高繰り返し動作可能なLD励起Yb:YAG薄膜ディスクを主増幅器に採用しており、これまでに存在しない新しいレーザーシステムである。発振器からのレーザーはパルス伸長器でパルス幅1nsまで伸長された後に波長532nmのレーザーを励起光としたBBOで構成されるOPCPAを用いて、エネルギー3.8mJまで増幅される。さらにこのレーザーパルスは、波長940nmのLDを励起源としたYb:YAG薄膜ディスク増幅器にて出力130mJまでの増幅に成功した。この増幅されたレーザーパルスはパルス圧縮器でパルス幅450fs程度まで圧縮され、クロスコリレーターを用いて時間的コントラスト計測を行った結果、増幅光の150ps直前において約9桁の時間コントラストを達成した。これはYb:YAGを用いたレーザーでは世界最高の値である。

We have demonstrated an OPCPA/Yb:YAG ceramic thin disk hybrid laser system having hundred mJ level pulse energy sub-picosecond pulse duration with high temporal contrast. At an input energy of 3.8 mJ from an OPCPA preamplifier an output energy of 130 mJ was obtained from Yb:YAG ceramic thin disk amplifier. A recompressed pulse duration of 450 fs with a contrast level of less than 7.210 was obtained. The contrast level is the highest value achieved in Yb:YAG chirped pulse amplification (CPA) laser system with hundred mJ level.