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西岡 一*; 河仲 準二
光アライアンス, 14(11), p.21 - 25, 2003/11
原研光量子科学研究センターでは小型・高効率で高繰り返し可能な次世代超短パルスレーザーとして半導体レーザー励起によるYb系レーザーを研究開発中である。同レーザーの実現によりレーザー加工などの従来の応用分野の急速な発展や高強度場科学などの新規分野の開拓が大きく期待されている。本報告では、半導体レーザーによって直接励起でき、簡単な構成で高出力の超短パルス光を発生できるYb系レーザーの特徴と、光量子科学研究センターで行われた最先端のレーザー装置の開発について概説した。
丸山 庸一郎; 鄭 和翊*; 加藤 政明; 丹羽 善人*; 松岡 史哲*; 的場 徹; 有澤 孝; 大場 正規
Trends in Optics and Photonics;Advanced Solid-State Lasers, 26, p.45 - 48, 1999/00
高繰り返しチタンサファイアCPAレーザーのポンプ光源として全固体Nd:YAGグリーンレーザーの開発を進めている。グリーンレーザーはシングルモード発振器、4パス前置増幅器、リング型2パス増幅器、波長変換装置より構成されている。発振器で発生するTEM
のレーザー光は前置増幅器で増幅された後、リング型2パス増幅器でさらに増幅される。これらの増幅器は高いビーム質を維持するために互いに像転送光学系で結合されている。増幅されたレーザー光はもう1台の像転送光学系で波長を緑色に変換するための波長変換装置に転送される。波長変換用の非線形結晶には熱特性に優れたKTP結晶を2個拡散接合したものを使用した。接合した2個の結晶はお互いに約4分の位相ミスマッチが観測されたがこれはKTPの許容角度に比べて十分小さい。基本波のパルスエネルギーは繰り返し100Hzで2.1Jで、これを拡散接合したKTP結晶に入射することによって1Jの緑色光が発生でき、波長変換効率として約48%を得た。また緑色光の出力安定性は
1%と安定であった。さらにパルス幅は約70nsとなりチタンサファイア結晶のポンピングに最適な長さが得られた。
丸山 庸一郎
Isotope News, p.2 - 5, 1998/02
数十フェムト秒(10
秒)という極めて短い時間の間にエネルギーを一気に放出するチタンサファイアをレーザー媒質とする超高ピーク出力レーザーは、これまでにない高い出力のレーザー光を発生させることができる。チタンサファイア結晶は、緑色のレーザー光を吸収することによって波長が約800nmのパルス幅の短いレーザー光を発生させるため、高平均出力の超短パルスレーザーを実現するにはチタンサファイアが吸収する緑色の光を高繰り返しで発振できる強力な駆動光源(ポンプレーザー)が不可欠である。これまで強力な緑色光は、フラッシュランプによってNd:YAG結晶のようなレーザー媒質を励起して赤外レーザー光を発生させ、これを波長変換することによって出していた。しかしフラッシュランプで発生する光の波長幅は広く、ごく一部しかレーザー媒質に吸収されず、ほとんどが熱に変わってしまうため発振効率が低く、高い繰り返し発振ができなかった。そこで原研では、超短パルスチタンサファイアレーザーのポンピング光源としてkHzオーダーの繰り返し数とkWオーダーの平均出力を目標に固体レーザー(Nd:YAGレーザー)の開発を進めている。
丸山 庸一郎; 鄭 和翊*; 加藤 政明; 丹羽 善人*; 原山 清香; 大場 正規; 的場 徹; 有澤 孝
Advanced Solid State Lasers, 19, p.310 - 313, 1998/00
原研では光量子科学研究の基盤技術としてチタンサファイアをレーザー媒質とする超高ピーク出力レーザーの研究開発を進めている。チタンサファイア結晶は緑色のレーザー光を吸収することによって波長が約800nmのパルス幅の短いレーザー光を発生させるため、高平均出力の超短パルスレーザーを実現するにはチタンサファイアが吸収する緑色の光を高繰り返しで発振できるような強力なポンプレーザーが不可欠である。これまで強力な緑色光は、フラッシュランプによってNd:YAG結晶のようなレーザー媒質を励起して赤外レーザー光を発生させ、これを波長変換することによって出していた。しかしフラッシュランプで発生する光の波長幅は広く、そのごく一部しかレーザー媒質に吸収されず、ほとんどが熱に変わってしまうため発振効率が低く、高い繰り返し発振が困難であった。そこで、原研では、超短パルスチタンサファイアレーザーのポンピング光源としてkHzオーダーの繰り返し数とkWオーダーの平均出力を目標に半導体レーザーで励起する全固体レーザーの開発を進め、現在、平均出力105W、パルスエネルギー0.62Jの緑色光を得ている。
丸山 庸一郎; 加藤 政明; 原山 清香; 大場 正規
JAERI-Tech 97-018, 17 Pages, 1997/03
全固体の高繰り返し波長可変レーザーは、高平均出力、高エネルギーなどの特長を有し、レーザー同位体分離などへの利用が期待される。このため半導体励起Nd:YAGレーザーでポンピングされる繰り返し数1kHzの波長可変チタンサファイアレーザーを試作し、発振特性を測定した。Nb:YAGレーザーの基本波をKTP結晶によってグリーン光に変換し、チタンサファイアレーザーのポンピングに用いた。この結果、20Wの入力で平均出力1.6Wの波長可変レーザー光を得た。この時のエネルギー抽出効率は、約12%であった。
山川 考一; 青山 誠*
Opt. Commun., 140(4-6), p.255 - 258, 1997/00
被引用回数：17 パーセンタイル：64.61(Optics)我々はピーク出力100TW,パルス幅20fs,繰り返し数10Hzの超高出力・極短パルスチタンサファイアレーザーシステムの開発を目指し、これまでに本システムの前段部である極短パルス(~10fs)発振器の開発を行い、発振器の全固体化と新しい分散補償技術を用いることで、小型で安定した出力特性を達成している。本論文ではスペクトラムアナライザーによるパワースペクトル測定法を用い、本発振器の出力特性(タイミングジッター、強度変動)の定量的評価を行った。その結果、全固体化レーザーのノイズ特性は全固体化されていない場合に比べて2倍以上改善されることがわかった。
青山 誠*; 山川 考一; 的場 徹; 宅間 宏*
Technical Digests on CLEO/Pacific Rim'97, p.191 - 192, 1997/00
次世代光源として気体されている超高出力・極短パルスチタンサファイアレーザーシステムの開発研究を行っている。本研究ではピーク出力100TW、パルス幅20fs、繰り返し数10Hzの超高出力・極短パルスチタンサファイアレーザーシステムの開発を目指し、これまでに本システムの前段部である極短パルス(~10fs)発振器の開発を行い、発振器の全固体化と新しい分散補償技術を用いることで、小型で安定した出力特性を達成している。またスペクトラムアナライザーによるパワースペクトル測定法を用い、本発振器の出力特性(タイミンシグジッター、強度変動)を定量的に評価した。講演では本発振器の出力特性について述べる。
山川 考一; 青山 誠*; 伊藤 民武; C.Spielmann*
Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 35(8A), p.989 - 991, 1996/00
被引用回数：1 パーセンタイル：8.28(Physics, Applied)高出力レーザーシステムの発振器に用いられる極短パルスチタンサファイアレーザーには高い安定性と小型化が望まれている。我々は本発振器の全固体化をパルス幅10フェムト秒領域の動作で世界で初めて達成した。極短パルス光の発生方法としてチャープミラーによる分散補償技術を採用し、装置の小型化と高安定性を目指した。これらの結果、励起入力4Wにおいて、パルス幅9.5フェムト秒、出力230MWの安定したレーザー光が得られた。
有澤 孝; 的場 徹; 貴家 恒男; 中島 一久*; 山川 考一; 佐々木 明
Proc. of Int. Conf. on LASERS'96, p.1 - 12, 1996/00
光量子科学では、超高ピーク出力レーザーの開発とそれによって駆動されるX線レーザーさらには超高ピーク出力レーザーを利用したレーザー加速研究開発を中心としたレーザー加速の研究を展開している。それら光量子科学研究の計画及び今までの成果として、10TW規模の極短パルス・超高ピーク出力レーザーの開発、300MeV級のレーザー加速基礎実験、超高ピーク出力用高繰り返し全固体レーザーなどについて述べる。
森山 伸一; 藤井 常幸; 木村 晴行; 三枝 幹雄; 山本 巧; 前原 直; 小川 芳郎*; 奥津 平二*; 小林 則幸*
Fusion Technology 1994, 0, p.549 - 552, 1995/00
ITER等の次世代トカマクの加熱装置として、有力な候補であるイオンサイクロトロン帯高周波(IC)加熱装置には、高出力、高効率、広帯域の高周波源が必要である。この要求を満たし、四極管一本と全固体入力回路で構成された新型高周波源を開発中である。四極管は増幅率の大きいカソード接地動作とし、コントロールグリッドを、電界効果トランジスタ(FET)を用いたスイッチング回路によって駆動する。周波数の切り換えに用いる可動素子が従来型高周波源で12~14個必要なのに対して、新型高周波源は合計4個でよいので高速で高信頼性の機構が実現できる。高周波源の構成が単純になるので、冷却装置、補助電源の簡略化が可能で設置面積を小さくでき、出力電力あたりのコストを抑えることができる。原理検証として、すでに1993年に4個のFETと東芝製8F76Rを用いて70MHzにおいて9kWの出力を確認している。今回、ITERのIC加熱装置の周波数範囲である20~90MHzでのMW級動作を念頭に置き、24個のFETを用いた設計を行った。これに基づいて試作した固体入力回路の動作試験を行い、1MWの出力が可能な発生電圧を確認した。
