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論文

Development of beam-pointing stabilizer on a 10-TW Ti:Al${tiny 2}$O${tiny 3}$ laser system JLITE-X for laser-excited ion accelerator research

森 道昭; Pirozhkov, A.; 西内 満美子; 小倉 浩一; 匂坂 明人; 林 由紀雄; 織茂 聡; 福見 敦*; Li, Z.*; 加道 雅孝; et al.

Laser Physics, 16(7), p.1092 - 1096, 2006/07

 被引用回数:36 パーセンタイル:81.29(Optics)

レーザープラズマ相互作用などのパラメーターサーチ的な研究において、レーザーの安定的な供給は実験結果の信頼性を確保する意味で重要な課題である。本研究では、実験データの信頼性向上を目的に、最終的には従来の10TWレーザー装置に付加的にレーザーポインティングスタビライザーを設置する形で開発を進めている。これまでに装置本体の開発を終え、別のテラワットレーザーを用いて、100uradのポインティング安定性を10uradまで向上させることを実証している。これは、f/1の集光光学系で実験を行った場合に集光強度のゆらぎが40%$$sim$$3%以下に抑制されていることを意味する。

論文

Design and operation of high-energy and high-average-power diode-pumped single Nd:YAG amplifier with stimulated-Brillouion-scattering phase conjugate mirror

桐山 博光; 山川 考一; 影山 進人*; 宮島 博文*; 菅 博文*; 吉田 英次*; 中塚 正大*

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 44(10), p.7464 - 7471, 2005/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:9.62(Physics, Applied)

高平均出力・高繰り返しチタンサファイアレーザーの小型化,高効率化を目的として半導体レーザー(LD)励起Nd:YAGレーザーMOPA(Master-Oscillator-Power-Amplifier)システムの開発を行った。本システムは、低い入力エネルギーで高いエネルギー抽出効率を達成するため、レーザービームが励起領域を6回通過できる多重パス増幅方式を採用している。高ビーム品質の増幅を行うためにジグザグスラブ型増幅器で、さらにファラデーローテーター及びSBS位相共役鏡を用いて、それぞれ熱複屈折効果と熱レンズ効果を保証できる構成としている。また、高い変換効率で第二高調波光を発生させるために、非線形光学定数の大きいKTP結晶を採用した。本システムの動作試験を1kHzの高繰り返しで行った。平均のLD入力パワー2.6kWにおいて362Wの高平均出力(1064-nm)を達成した。$$sim$$1500の増幅度並びに14%の光-光変換効率を得た。また、波長変換試験において222Wの入力パワーに対して132Wの高平均第二高調波出力光(532-nm)が60%の高い変換効率で得られた。

論文

Feasibility study of a direct bonding technique for laser crystals

杉山 僚; 福山 裕康*; 片岡 洋平*; 西村 昭彦; 岡田 幸勝*

Advanced Optical Manufacturing and Testing Technology 2000 (Proceedings of SPIE Vol.4231), p.261 - 268, 2000/11

直接接合法によって接合したチタンサファイア結晶について、その接合部の様子をマクロからミクロの領域で評価した。ザイゴ干渉計による接合部の透過波面歪み測定を行ったところ、10$$times$$5mmの範囲で0.031$$lambda$$(633nm)と極めて小さい結果を得た。レーザートモグラフィー装置による接合部の欠陥状態の観測では、微少欠陥が存在するもののその数は、結晶育成中に生じたチタンサファイア結晶固有の欠陥よりも少なく、光学ロスは少ないことが予見された。また、TEMを用いた観察では、接合部においても原子配列は揃っていることを確認した。さらにEDX分析から、接合面において約4倍のTiの濃度増加を見つけた。この理由としては、熱処理による原子の拡散と、ゴルスキー効果によるTiの析出について推察した。以上の結果から、直接接合したレーザー結晶は、レーザー素子として十分利用できることを明らかにした。

論文

Optics developments for CPA lasers in JAERI

杉山 僚; 福山 裕康*; 桂山 政道*; 安斎 裕*

電気学会光・量子デバイス研究会OQD-00-50, p.23 - 28, 2000/10

ペタワット級CPAレーザーには、従来になく大型かつ光学的品質の優れたNd:YAG及びチタンサファイア結晶が不可欠である。われわれは、これらの結晶を作成するために、2つの全く異なる方法について研究を行っている。第一の方法である2重るつぼ法により、全長185mmのNd:YAG結晶の育成に成功した。育成方向に現れるNdのドープ濃度変化量は、4%と、従来比の1/4の均一な結晶を得ることができた。また、第二の直接接合法により、石英ガラスや各種レーザー結晶の接合を行った。接合したチタンサファイア結晶について3種類の測定方法により評価した結果、接合部は光学的に良好であり、レーザー素子として使用できることを明らかにした。

論文

Ytterbium:glass CPA regenerative amplifier pumped by a free-running Ti:sapphire laser

Biswal, S.*; F.Druon*; Nees, J.*; G.Mourou*; 西村 昭彦

Conf. on Lasers and Electro-Optics, 11, p.319 - 320, 1997/05

超高強度光物理の推進のためには、現在主流であるチタンサファイアを増幅媒質に用いる極短パルスレーザーの問題点である(1)大型結晶作成の困難、(2)高出力QスウィッチSHGレーザーの高コスト代の2点を解決するような概念に基づく超高出力極短パルスレーザーの開発が必要となる。イッテルビウムガラスはチタンサファイアの30倍の飽和フルエンスと1000倍の上準位寿命を有するため、単位体積当たり大きなエネルギーを長時間保持することができ、高エネルギー化が可能なフリーランニングレーザーを励起光源に用いることができる。本発表では、フリーランニングチタンサファイアレーザーを用いてイッテルビウムガラス再生増幅器を試作し、出力エネルギー15mJレベルのCPAに初めて成功したことを報告する。

論文

Chirped pulse amplification in a ytterbium:glass regenerative amplifier

Biswal, S.*; F.Druon*; 西村 昭彦; Nees, J.*; G.Mourou*

Technical Digests on CLEO/Pacific Rim'97, P. 15, 1997/00

超高強度光物理学の新たな展開のためペタワット級のCPAレーザーの小型化・高効率化が必要である。イッテルビウムガラスは、チタンサファイヤの30倍以上の飽和フルエンスとネオジウムガラスの3倍の増幅帯域と2m秒の長い上準位寿命を有する優れた増幅媒質である。このイッテルビウムガラスを増幅媒質とすることで、半導体レーザー直接励起が可能な小型・高効率のシステムが実現する。現在のところ励起光源には半導体レーザーに代わりフラッシュライプ励起のフリーランニングレーザーが必要である。本発表では小型のフリーランニングチタンサファイヤレーザーを用いてイッテルビウムガラス再生増幅器を試作し出力エネルギー15mJレベルのCPAに成功したことを報告する。

論文

The Future of CPA

Nees, J.*; G.Mourou*; Biswal, S.*; J.Itatani*; A.C.Tien*; J.C.Chanteloup*; 西村 昭彦; 宅間 宏*

Ultrafast Optics 1997, 4 Pages, 1997/00

1985年にレーザー媒質を破壊すること無く超高出力を得るCPA法が開発されて以来、超高出力レーザーの発展は著しく、現在、数TWから数十TWのシステムが世界各地で稼動するに至っている。今後、X線レーザーやレーザー加速$$gamma$$線発生などの超高強度光物理学の展開のためには、PW級の出力を微小領域に集光し、10$$^{22}$$w/cm$$^{2}$$以上の光電場を発生させる必要がある。このためのCPAレーザーシステムは、現在のチタンサファイアに代わりイッテルビウムガラスをレーザー媒質に用いた小型高出力を特徴とし、将来的に半導体レーザー直接励起が可能なシステムが適している。現時点では半導体レーザーに代わり高エネルギーを得易いフラッシュランプ励起のフリーランニングレーザーを励起光源とすることで効率的な開発が可能である。講演では次世代CPAレーザー像について述べる。

口頭

レーザー駆動粒子線性能向上に向けたグレーティング補助圧縮による超急峻パルス生成

森 道昭; 桐山 博光; 宮坂 泰弘; 岸本 牧; 小瀧 秀行; 林 由紀雄; 神門 正城; 近藤 公伯

no journal, , 

高次分散補償は、古くから研究が進んでいる。しかし、その多くは設置場所がフロントエンドに限られる事から、ASEペデスタルの抑制で不利である。本研究では、ダメージ閾値の観点で有利なグレーティングパルス圧縮器を補助圧縮に用いることでASEペデスタルの抑制と高次分散補償の両立を狙い、10TW級チタンサファイアレーザー装置JLITE-Xを用いてその検証を行った。その結果、良好なASEペデスタル(1e-7)をキープする形で高次分散補償の影響が顕著となる0psから数10psまでの領域で改善を確認した。特にピーク(0ps)から-1psにかけて急峻性の改善が著しい。本講演では、この結果を中心に今後の計画を含めて報告を行う。

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