連続波レーザー光励起増幅器によるフェムト秒モード同期固体レーザーの高平均出力化

使用连续波激光光泵放大器的飞秒锁模固体激光器的高平均功率输出

基本信息

批准号：
13750052
负责人：
猿倉信彦
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

固体レーザーは、出力されるレーザー光線が高品質であることや容易に第2高調波を発生できることなどから、工業的に様々な分野で利用されており、また、今後の性能向上、例えば、高出力化や出力の安定化が期待されている。しかし、モード同期固体レーザーの平均出力は、出力されるレーザー光線の品質を十分高いものとして維持しつつ、熱レンズ効果とKerrレンズ効果のバランスを同時に取ることの難しさから、フェムト秒モード同期固体レーザーの平均出力を約2W以上に高めることは非常に困難であると考えられてきた。そこで我々は、より高い平均出力を得るために、2つの固体レーザー媒質を用い、共振器内で連続波励起増幅を行うことで高出力を得る方法を考案し、約3.5Wの平均出力を得た。また、連続波レーザー光励起チタンサファイア増幅器を作製することにより、5.77Wの平均出力を得ることに成功した。チタンサファイアレーザーから発生したシード光は、チタンサファイア結晶によって増幅される。チタンサファイア結晶の裏面は、ダイクロイックコーティングが施されており、チタンサファイア結晶前面から入射したシード光は、結晶内部を通過し、結晶裏面で反射され、再び結晶前面から出射される。チタンサファイア結晶の励起にはアルゴンイオンレーザー及びNd : YAGレーザーを3台用いた。中心波長782nm、繰り返し周波数82MHz、平均出力1.7Wのシード光は、増幅後、励起光出力の総計が最大値である39.6Wのとき、平均出力5.77Wに達した。増幅後のパルス幅は190fsであったが、プリズム対による分散補償によって100fsにまでパルス圧縮が可能であった。この連続波レーザー光増幅器の応用分野は、多岐に渡るものであると考えられる。

固体激光器由于输出激光束的高质量和容易产生二次谐波的能力而被应用于各种工业领域，预计电源将稳定，输出也将稳定。然而，由于难以同时平衡热透镜效应和克尔透镜效应，同时保持输出激光束的质量足够高，锁模固态激光器的平均输出功率受到限制。平均输出提高2W以上是极其困难的。因此，为了获得更高的平均输出功率，我们设计了一种通过使用两种固态激光介质并在谐振腔内进行连续波泵浦放大来获得高输出功率的方法，并获得了约3.5W的平均输出。。此外，通过制造连续波激光泵浦钛蓝宝石放大器，我们成功获得了5.77W的平均输出。钛蓝宝石激光器产生的种子光被钛蓝宝石晶体放大。钛蓝宝石水晶的背面镀有二向色涂层，从钛蓝宝石水晶正面入射的种子光穿过水晶内部，在水晶背面反射，从再次观察晶体的前表面。使用三个氩离子激光器和三个Nd:YAG激光器来激发钛蓝宝石晶体。中心波长为782 nm、重复频率为82 MHz、平均输出为1.7 W的种子光经过放大后，当总泵浦光输出达到最大值39.6 W时，平均输出为5.77 W。放大后的脉冲宽度为190 fs，但可以通过使用棱镜对的色散补偿将脉冲压缩至100 fs。这种连续波激光光放大器的应用领域被认为是广泛的。