高強度短波長赤外サブサイクルパルス光のベクトル偏光制御

高强度短波长红外亚周期脉冲光的矢量偏振控制

基本信息

批准号：
22K18324
负责人：
鍋川康夫
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度はOPAシステムの改良のためのチタンサファイア増幅器の仕様の検討を繰り返すこととなった。これは科研費申請時と比較して大幅な円安と物価上昇が生じたため、当初予定していた備品の購入が困難になったことによる。当初は現有システムの繰り返し周波数(200Hz)を維持したままOPA出力パルスエネルギーを1mJ程度まで引き上げる仕様を検討していたが、この仕様ではチタンサファイアレーザーを励起する為のグリーンレーザーがあまりにも高額になってしまうことが分かった。そこで繰り返しを半分の100Hzとすることで、パルスエネルギー180mJ程度のグリーンレーザーを用意することとした。チタンサファイアレーザーのパルスエネルギーがその11%程度(~20mJ)得られる見通しがあるので、OPAの出力が、チタンサファイアレーザーのパルスエネルギーの5%程度得られれば、当初の目標値1mJが得られる。なお、励起効率はこれまでのレーザー開発で得られた数値を用いている。これと並行して、現行レーザーシステムから得られるサブサイクル光を光渦に変換する設計も行なった。光渦は径偏光・方位角偏光と同様ビーム中心に位相特異点を持ち、起動角運動量をもつレーザー光として多岐に渡る応用が期待されている。１オクターブ以上の帯域幅を持つサブサイクル光を光渦に変換する際には径偏光・方位角偏光への変換と同様、どの様にして広帯域性と超短パルス性を同時に実現するかが大きな課題となっており、まずこれを実現することで径偏光・方位角偏光への変換への道筋を見出す意図がある。なお、研究の大部分は連携研究者のYu-Chieh Lin博士が担当している。この結果Sagnac干渉計をサブサイクルパルス光のモード変換光学系として用いることができることが分かり、これを採用することとした。

今年，我们决定重新审查钛蓝宝石放大器的规格，以改进 OPA 系统。这是因为与申请补助金时相比，日元大幅贬值，物价上涨，难以按原计划购买设备。最初，我们正在考虑一种规格，将 OPA 输出脉冲能量增加到 1mJ 左右，同时保持现有系统的重复频率 (200Hz)，但采用这种规格，用于激发钛蓝宝石激光器的绿光激光器将变得太我发现它会发生。因此，我们决定将重复频率降低一半至100Hz，并制备脉冲能量约为180mJ的绿色激光器。有前景钛蓝宝石激光器的脉冲能量可以获得约11%（~20 mJ），因此如果OPA输出为钛蓝宝石激光器脉冲能量的5%左右，则原始目标值可以获得1mJ。请注意，激发效率使用迄今为止通过激光开发获得的值。与此同时，我们还设计了一个系统，将从当前激光系统获得的子周期光转换为光学涡旋。与径向和方位偏振光一样，光学涡旋在光束中心具有相位奇点，并且有望作为具有起始角动量的激光具有广泛的应用。当将带宽为一个倍频程或更多的子周期光转换为光学涡旋时，与转换为径向偏振和方位偏振一样，重要的是找出如何同时实现宽带特性和超短脉冲特性，这已成为一个挑战。，其目的是首先认识到这一点，并找到一种方法将其转换为径向和方位偏振光。大部分研究由合作研究员 Yu-Chieh Lin 博士进行。结果发现萨格纳克干涉仪可以用作亚周期脉冲光的模式转换光学系统，我们决定采用它。