助成研究成果報告書Vol.35

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図6Yb:YAG細ロッドによる高出力化図6は，対向励起法による追増幅出力の入力光パワー依存性である．横軸は2段目のYb:YAG細ロッドへの励起パワーによる前方励起法により増幅された1030 nm光のパワーであり，2段目の対向励起法のYb:YAG細ロッドに入射した1030 nm光のパワーに対応する．最大出力は68.8 Wであった．なお，Frantz-Nodvikの式により小信号利得計数と飽和フルエンスを評価したところ，小信号利得係数は約0.8 cm-1，飽和フルエンスは10.6 J/cm2であった．理論的な検討によると，小信号利得係数は0.759 cm-1，飽和フルエンスは8.2 J/cm2であることから，3)これらの値と近く，妥当な値が算出されたと考えている．図4Yb:YAG細ロッドによる高出力化図5はシード光と励起用LDの波長を変化したときの増幅光のビームプロファイルである．増幅光のビームの空間図5LDによる励起でのビームプロファイルファンによる空冷ができるとよいが，空冷では周辺部の空気に流れが発生することでレーザービームの空間プロファイルが乱れることがある上，除熱スピードも遅い．そこで，本研究では，簡便な方法であり，水冷銅ブロックにより強制除熱した．Yb:YAG細ロッドの円柱の横の面にインジウム箔で覆い，銅ヒートシンクと密着した．水冷のパイプを取り付け，上下2つのブロックでYb:YAG細ロッドを覆った．また，銅ヒートシンクの下のブロックは，X-Y-Z ステージに固定し，光学調整できるようにした．　・■実験結果前方励起法の増幅特性について述べる．図4は前方励起法によるYb:YAGロッドの励起レーザー入射面の表面温度の励起レーザー入力依存性である．励起レーザー入力が増加するとともにYb:YAGロッドの励起レーザー入射面の表面温度は増加した．プロファイルはほぼTEM00モードであった．詳しく解析するには，M2なども評価する必要があるが，本研究ではM2などのビーム解析をしていないため，TEM00モードであるとは確定していない．したがって，この段階では準TEM00モードと判断している．このほかにもビームサイズ特性，ビームの座標変化，ビーム移動量と温度変化も記録したが，これらについては紙面の都合から割愛する．前方励起法で増幅した1030 nm光を種光として，対向励起法により励起されたYb:YAG細ロッドにより増幅した．つまり，2段増幅した．二段目の対向励起法では，前方から940 nm LDを45 W，後方から969 nm LDを255 W入射し，最大300 Wを入射した．　・■まとめYb:YAG ロッドを増幅媒質とする高繰り返し高平均出力レーザー増幅システムを構築し，増幅方式と出力特性を明らかにした．具体的には，繰り返し周波数が5kHzで動作するYb:YAGロッド媒質増幅器を構築した．前方励起増幅システムの出力特性（出力，ロッド表面温度，ビームプロファイル）を明らかにした．前方励起での最大出力は1.2 Wであった．励起光入射面の方が低温(100C)，出射面の方が高温(200C) であった．ビームプロファイルは準TEM00モードであった．対向励起時の最大出力は68.8 Wであった．(a) シード光，(b) 969nm LDによる励起，(c) 940 nm − 278 −