スペクトル利得回折格子を用いた時間反転位相共役波

使用光谱增益光栅的时间反相共轭波

• 批准号: 15035202
• 负责人: 尾松 孝茂
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15035202/
• 关键词: 強光子場デザイン; 位相共役光学; 非線形光学; 超高速レーザー; 強光子場デザイン; 位相共役光学; 非線形光学; 超高速レーザー

これまで位相共役鏡はナノ秒からCW領域の狭帯域(むしろ縦シングルモードに近い)レーザーを想定し、研究が行われてきた。したがって、一般に効率よく位相共役波を発生させることができる、いわゆる、位相共役鏡の波長帯域幅は狭く(<1nm)、超短パルスレーザーのような広帯域レーザーでは極端な反射率の低下やスペクトル狭窄に伴うパルスブロードニングが起こる。言い換えると、反射波のスペクトルの時間発展を全く保証しない既存の位相共役鏡は、超短パルス領域における多彩な波形制御に全く無力であった。本年度は、近赤外域で大きなフォトリフラクティブ非線形光学効果を示すRhイオンドープBaTiO_3結晶とその外部に配置したループ共振器からなる広帯域位相共役鏡を新規に考案した。反射率にして40%、利得帯域幅にして10nmを超えるこの広帯域位相共役鏡は、超短パルス光にも十分対応できる。開発した位相共役鏡の実用性を実証するため、半導体レーザー励起Nd:YVO_4レーザー増幅器と組み合わせて、回折限界に近い高いビーム品質を持つ小型高出力超短パルスレーザーシステムを開発した。システムの繰り返し周波数は100MHz、平均出力は7.5Wに達する。出力パルスのビーム品質はほぼ回折限界である。出力ピコ秒パルス光をレンズで集光すれば、1TW/cm^2を超える強光子場が実現できる。さらに、スペクトル幅が広いフェムト秒パルスに対する位相共役鏡の応答を測定した。パルス幅80fsのチタンサファイアレーザー(800nm)をプローブ光として用いて位相共役波反射率を測定したところ反射率は20%を超えた。この値はフェムト秒領域においてこれまで報告されている位相共役波反射率として最高値である。位相共役波のスペクトル幅(〜6nm)はプローブ光とほぼ同じであり、位相共役鏡の利得帯域がフェムト秒パルスのスペクトル幅と比べても十分広いことを実証できた。今後、さらなる高効率化を目指し研究を行う。

到目前为止，已经使用相结合的镜子进行了研究，以假设纳秒到CW区域的狭窄带（或更接近纵向单模式）激光器。因此，通常可以有效地产生相结合波的相结合镜的波长带宽是狭窄的（<1 nm），并且宽带激光器（例如超短脉冲激光器）会导致反射率和由于光谱限制而导致的反射率和脉搏扩大。换句话说，无法保证反射波谱的时间演变的现有相结合的镜子在超短脉冲区域的多种波形控制中完全无效。今年，我们设计了一个宽带相结合镜，该镜子由掺杂的rh离子batio_3晶体组成，该晶体在近红外区域表现出很大的光赋予非线性光学效应，并在其外部放置了循环谐振器。这种宽带相结合镜的反射率为40％，增益带宽超过10 nm足以容纳超短脉冲光。为了证明开发的相结合镜的实用性，我们开发了一种紧凑的高功率超短脉冲激光系统，其远光灯质量接近衍射极限，结合了半导体激光泵式ND：YVO_4激光放大器。该系统的重复频率为100MHz，平均功率为7.5W。输出脉冲的光束质量大致衍射有限。通过用透镜聚焦输出的皮秒脉冲光，可以实现超过1TW/cm^2的强光子场。此外，测量了相结合的镜子对宽光谱飞秒脉冲的响应。相结合波反射率是使用脉冲宽度为80fs作为探针光的钛蓝宝石激光器（800 nm）测量的，并且反射率大于20％。该值是有史以来报告的最高的相结合波反射率。相结合波的光谱宽度（〜6 nm）与探针光的光谱大致相同，并且证明相结合镜的增益带与femtsecond脉冲的光谱宽度相比，相结合镜的增益带足够宽。将来，我们将进行旨在进一步提高效率的研究。