Abstract

2011 年にスタンフォード大学の研 究室から、ZnO のバンドギャップを超 える光子エネルギーの高次高調波発生 が報告された [1]。以来、固体における 強電場下の極端な非線形応答の実験的 探索や理論と計算手法の構築が盛んに おこなわれている。強光子場実験にお いて，中赤外光源は有力なツールであ るが、それは固体や半導体のバンドギ ャップエネルギーに比べ低い光子エネ ルギーを持ち、光損傷を起こすことな くより高い電場強度をサンプルに印加 可能であるからである。 本研究では、イッテルビウム系レーザー結晶を用いた中心波長 1030 nm の高繰り返し再生増幅 器を励起光源とした中赤外パラメトリック増幅器開発について報告する [2]。図 1 は中赤外光源 の概要図である。Yb:KGW 再生増幅器（Light Conversion, Pharos, PH1-SP-1mJ）の出力（1.0 mJ, 160 fs, 1030 nm, 6 kHz）の一部を多板パルス圧縮（Multiple-plate pulse compression: MPC）を行い、6.5 fs に圧縮した。スペクトル広帯域化後で圧縮前のパルスを、KTA 結晶内で差周波発生（Difference frequency generation: DFG）を行い、搬送波包絡線位相の受動安定化した中赤外種光を発生させた。 発生した中赤外種光を 2 段の KTA 結晶を用いた光パラメトリック増幅器で数十 µJ に増幅した。 最終的な出力エネルギーを波長の関数でプロットしたものが図 2 の上図黒線である。パラメトリ ック増幅器出力を、第 2 高調波発生周波数分解光ゲートを用いて評価した。各出力波長でのパル ス幅を計測したものが図 2 上図ピンク線 である。また各波長における、リトリーブ されたスペクトルを図 2 下図に示した。 搬送波包絡線位相の安定度をシングルシ ョットで計測し、2000 秒間で 101 mrad で あった。 Yb:KGW 再生増幅器を用いて、多板パ ルス圧縮とイントラパルス差周波発生に より搬送波包絡線位相の安定化した中赤 外光パラメトリック増幅器開発を行っ た。固体における高強度場物理現象の研 究に必須な中赤外光源のためのより一般 化されたプラットフォームを開発した。 Fig. 1. Schematic of the mid-infrared optical parametric amplifier MIR-OPA. MPC, two-stage multi-plate pulse compressor; DFG, KTA-based difference frequency generation crystal; OPA1, KTA-based first optical parametric amplifier stage; OPA2, KTA-based second optical parametric amplifier stage. spectra (lower panel). 参考文献：

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