Noncollinear second-harmonic generation with compensation of phase mismatch by controlling frequency chirp and tilted pulse fronts of femtosecond laser pulses

青山 誠*; Zhang, T.*; 塚越 幹郎*; 山川 考一

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 39(6A), p.3394 - 3399, 2000/06

https://doi.org/10.1143/JJAP.39.3394

フェムト秒レーザー光の高効率第2高調波発生を目指し、非平行配置による波長変換法の研究を行っている。本方式では、回折格子によって入射基本波レーザーパルスの波面を変えて、非線形光学結晶に斜入射させる。これにより第2高調波は入射波面に垂直に出射する。入射波の伝搬方向を調整することによって第2高調波の伝搬方向における群速度不整合を補償することが可能になる。本研究ではこの波長変換法を用い、さらに、回折格子で進行波に変換する際に生じる位相不整合の問題を改善するために、基本波の周波数チャープ量を制御することで位相不整合の補償を行った。基本波に周波数チャープがない場合、位相不整合のためエネルギー変換効率は0.4%以下と見積もられたが、周波数チャープを与えることにより位相不整合が補償されてエネルギー変換効率が30.1%に改善される実験結果が得られた。周波数チャープによる位相不整合補償のシミュレーションで調べた結果では、この変換効率はSHG-FROGの計測によるチャープ量から求まるエネルギー変換効率の最大値とほぼ一致した。また、第2高調波のパルス幅は、基本波のパルス幅が180fsに対して、基本波強度が約40GW/cmまでは、約139fsでほぼ一定になるシミュレーション結果が得られた。本論文では実験結果とシミュレーション結果について発表する。