Development of the high spatiotemporal quality laser system

高時空間品質レーザーシステムの開発

桐山 博光

Kiriyama, Hiromitsu

関西光科学研究所では、原子力発電所から出される放射性廃棄物の低減を目指して、高強度レーザー駆動テラヘルツ波と量子制御技術を組合せた新しい同位体分離技術の研究、及び高強度レーザー駆動陽子線によるがん治療用などの小型加速器の開発が進められている。これらの量子ビームを高効率に発生させるためには、高強度レーザーの時間・空間制御技術といった高性能化、経済性・利便性の向上のためにさらなるレーザーシステム自身の小型・高効率化が不可欠である。小型・高効率化のために半導体レーザーで直接励起が可能なYb:YAG薄型ディスクの開発を行っている。また、時間制御技術のために、非線形増幅器(OPCPA)と非線形時間フィルター(可飽和吸収体)を組合せたシステムの開発を行っている。空間制御技術のために回折光学素子を用いている。これらの構成、詳細な動作特性、及び今後の展開について紹介する。

In our institute, we are studying (1) a new scheme for separating isotopes for reduction of radioactive wastes in the nuclear fuel cycle, (2) a laser driven ion accelerator for cancer therapy. For these applications, it is necessary to improve the spatiotemporal quality and to evaluate the compact set-up of high intensity laser system. For a compact set-up, we have developed laser-diode (LD) pumped solid-state laser system based on Yb:YAG thin-disk. For a high temporal quality, we have developed nonlinear amplifier based on optical parametric chirped-pulse amplification (OPCPA). For a high spatial quality, we have introduced diffractive optical element (DOE) into high energy glass pump laser. We discuss the basic design aspects and present the results from our experimental investigations of these laser systems.