Temporal contrast enhancement of petawatt-class laser pulses

ペタワット級レーザーパルスの時間コントラスト向上

桐山 博光; 下村 拓也; 笹尾 一; 中井 善基*; 田上 学; 近藤 修司; 金沢 修平; Pirozhkov, A. S.; 森 道昭; 福田 祐仁; 西内 満美子; 神門 正城; Bulanov, S. V.; 永島 圭介; 山極 満; 近藤 公伯; 杉山 僚; Bolton, P.; 田島 俊樹*; 宮永 憲明*

Kiriyama, Hiromitsu; Shimomura, Takuya; Sasao, Hajime; Nakai, Yoshiki*; Tanoue, Manabu; Kondo, Shuji; Kanazawa, Shuhei; Pirozhkov, A. S.; Mori, Michiaki; Fukuda, Yuji; Nishiuchi, Mamiko; Kando, Masaki; Bulanov, S. V.; Nagashima, Keisuke; Yamagiwa, Mitsuru; Kondo, Kiminori; Sugiyama, Akira; Bolton, P.; Tajima, Toshiki*; Miyanaga, Noriaki*

原子力機構で開発を進めているペタワット(PW)級チタンサファイアチャープパルス増幅レーザーシステム(J-KARENレーザーシステム)の高度化として、時間コントラストの向上を行った。J-KARENレーザーの前置増幅器である光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)を低利得で動作させ、かつOPCPAの直後に可飽和吸収体を用いることにより、70テラワット(TW)の出力レベルにおいて、サブナノ秒の時間領域で1.410の高いコントラストを実証した。また、メインパルス近傍のピコ秒領域のコントラストを向上するため、音響光学分散フィルターでスペクトルノイズを除去することにより、約2桁の改善を実証した。この高品質のレーザー光をさらに増幅し、圧縮前で28Jまでの増幅を実現した。本システムにより、再圧縮することにより、約600TW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。

We demonstrate the temporal contrast enhancement in a petawatt-class Ti:sapphire chirped-pulse amplification (CPA) laser system. An extra saturable absorber, introduced downstream a low gain optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA) preamplifier, has improved the temporal contrast in the system to 1.410 on the sub-nanosecond time scale at 70 TW power level. We have achieved 28 J of uncompressed broadband output energy with this system, indicating the potential for reaching peak powers near 600 TW.