浜松ホトニクス、200J×10Hz達成—半導体レーザ励起固体レーザで平均2kW・世界最高・1kJ×10Hzの概念設計も

本実験は、10 Hzの繰り返し運転における光学的課題や熱負荷のもとで、レーザ装置内で増幅できるレーザ光のエネルギー密度の限界を確認することを目的の一つとして実施した。レーザ媒質の冷却性能を高める機構部の改良と、レーザ光のビーム品質を高める工夫により、従来の2倍以上の光エネルギー密度での出力実験に成功した。これにより世界最高のレーザ出力を達成するとともに、本装置で増幅されたレーザ光が内部の光学素子に損傷を与える出力の限界値を確認した。

レーザの高出力化に向けてLD（半導体レーザ）の励起パワーを1.5倍まで増強し、発熱の影響を独自の冷却構造の改良とヘリウムガスの流量増により軽減、装置全体の動作条件を最適化することでレーザ媒質の特性劣化を抑制した。その結果、パルスエネルギー200 J、繰り返し10 Hz、平均出力2 kWのレーザ出力に成功した。

本成果により、高いパルスエネルギーを繰り返し出力するレーザのさらなる大出力化設計が可能となった。1 kJ×10 Hzレーザの実現に向けた概念設計と主要な技術課題の抽出も行った。