Thales Laser Alpha 100/XS 調整のすすめ

2009.07.23
by T. Yatsuhashi

Photo after the installation
Falcoz、八ッ橋、篠原、大林、溝口 下段 Jousselin, Moro

上段×行わない・ヒント※注意
アライメント用具
１）通常アパーチャー
２）ストレッチャー用アパーチャー
３）コンプレッサー用アパーチャー
４）マルチパスアンプ（結晶）用アパーチャー ２ヶ（一つは裏面に紙を貼ってある、穴大）５）モバイルアパーチャー（65mm 高）６）YAG レーザービームストッパー
７）IR ビューワー
８）IR カード９）散乱体
・チラーの循環経路はバクテリアで汚れている。流路からチラーを切り離してエタノールを添加して洗浄。その後蒸留水でリンス。特に熱交換のパイプが汚れているので拭き掃除。2006.05.17
・切り出しが安定に見えるのにエネルギーが不安定なときはパルスクリーナーのタイミングを疑ってみる。
・Dazzler のエラー２種類
ノート#03 2004/01/08 アライメント#03 2004/01/27 FASTLITE 訪問#07 2004/08/20 オシレーター
1/12１）オシレーター

図１

オシレーター配置

M7, M8 はチャープミラー

非常に傷つきやすい

調整箇所◎ポンプミラー(2nd)◎アウトプットカップラー(OC)×エンドミラー(M4E)◎スタビリティーレンジ(M1)×クリスタルポジション×レンズ
モードロックがかかりずらいなどの問題が起きたときチャープミラーなどを磨く。非常に傷つきやすいので細心の注意が必要。

M4E(V)

Crystal Position
図２

M4E(H)

Stability Range

オシレーター 背面パネル

1.
1) OC(H)と 2nd(H)2) OC(V)と 2nd(V)
これを最大パワーになるまで繰り返す
2/12ML-Start

2.
1) OC(H)と M4E(H)2) OC(V)と M4E(V)3) OC(V)4) pump (V)5) pump(H)6) OC(H)
モードロックが極端にかかりづらい、などの症状が出たらチャープミラーを洗浄するが、非常に傷つきやすい２）ストレッチャー Offner Type 8 pass stretcher※基本的にストレッチャー内部の調整は行わない。これを行うとコンプレッサーの調整が必要で、コンプレッサーの回折格子の角度調整には位相測定ができる SPIDER などが必要。ない場合は最短パルスに調整するのは難しい。

図３

レイアウト

3/12図４

ストレッチャー配置

・オシレーターからのビームはエレベーター（２枚のミラーで高さを調整）でストレッチャーに導かれている。
・オシレーターからのビームは BS-S1 で一部反射され、LS1（f = 50）で PH-S1 に集光される。この信号は RF 信号としてポッケルスセルの切り出しに使われる。また、信号強度が弱い（モードロックが外れる）、あるいは不安定だと再生増幅器のシャッター（SH-R1）がインターロックにより閉じられる。この RF 信号（76 MHz）はオシロスコープ（TDS-380P）で常に観測している。
オシレーターの M4E、OC を調整した場合は光路がずれているので調整が必要。
●１

AP-S1 を通るようにエレベーターミラー（上側、M-I1）を調整する。

●２

AP-S2 を通るように M-S1 を調整する。

L-S2 は中央を通らなくても良いらしい。
●３

AP-S3 を通るように M-S2 を調整する。だが、ダズラー後の AR-R1 を見て M-S2 を合わせれば AP-S3 は合う。
・Dazzler の入力に必要なため、水平偏光のビームは WP-S1 により垂直偏光にしている。
・Dazzler の入り口の上下方向に均等に、対称に当たるように●４

Dazzler を通った光が再生増幅器の AP-R1 を通るように M-S7 を調整する。

※100Hz で同期作動しているときの Dazzler の後のビームは弱く、IR ビュワーを使わないと見えない。そこでシード光が再生増幅器に絶対に入らないよう遮断してから Continuous モードでアライメントすることができる。このとき RF パワーは最小、150×10-3 程度にする。アライメントが終わったら Continuous モードを必ず解除する。
4/12３）再生増幅器（Regenerative Amplifier）
・再生増幅器ではポッケルスセルによりビームの偏光を変え、偏向子により光路を切り替え、シード光注入、再生増幅、増幅パルス切り出しを行っている。このため時間的なタイミングが非常に重要である。ナノ秒発振の Buildup time（立ち上がり時間、BUT）を気にするのはこのためである。BUTがずれると全てのタイミングが狂うので再生増幅、切り出しがおかしくなる。
・シード光（オシレーターからの光）がない場合でも YAG レーザーの光が結晶を励起し、SH-R1 が開いて共振器が構成出来ていれば自然に発振する（開くためにはオシレーターがモードロックしており、PH-S1 からのシグナルがあり、FE240 のインターロックが Fault になっていないことが必要）。
このときのピーク位置が BUT without Seeding である（M-R1 の後に散乱体を入れシード光を完全に遮断した場合は図５a、そのままの状態ではちょっとシード光が入っていて図５b）。通常 230 ns程度。MEDOX の HV をオンにしてシード光を注入すると再生増幅が始まり BUT が 40 ns ほど早まる（c）。これが BUT with Seeding である。

図５

LT372 で観測している再生増幅器内ピンフォトダイオード（PH-R1, -R2）からのシグナル(a) M-R1 の後に散乱体を置いてシード光をブロック （ナノ秒モード）(b)散乱体を外した状態（ナノ秒モード）(c) HV をオンにした状態(d) Sync2 のケーブルを接続した状態(e) 切り出されたパルス （PH-R2 で観測）
●５

AP-R2 を通るように M-R1 を調整する。

●６

モバイルピンホール（65mm）を通るように M-R3 で高さを合わせる
5/12

◎７

BUT without Seeding が長くなるのは主に JEDI のパワー低下、結晶へのミスアライメント、再生増幅共振器のミスアライメントが原因である。出来ることは BUT が最小になるように
1) JEDI の SHG 結晶の角度調整を行い最高パワーにする
2) M-R5(V)の調整
3) PR-R1 の調整
但し、PR-R1 を大きく変化させると結晶のホルダーに JEDI のビームが当たり、飛び散った金属片が結晶に付着して焼け、取り返しのつかないことになる。最後の手段としては JEDI のエネルギーを2 mJ 程度上げる（要相談）。

図６

再生増幅器

・再生増幅器内での光路
偏光子： Rs の場合 S（垂直）偏光は反射し、P（水平）偏光は透過する。Tp の場合 S（垂直）偏光は反射し、P（水平）偏光は透過する。
・Dazzler を通過した光は水平偏光である。余分なビーム（垂直偏光）は蹴られている。
・再生増幅器で増幅された光がストレッチャーに戻らないようにするためにファラデーローテーター（FR-R1）がある。
・WP-R1 と FR-R1 を透過したシード光は垂直偏光となり、P-R2 (Tp)、P-R3(Tp)で反射され再生増幅器に注入される。
・ポッケルスセル（CP-R1）+ M-R4 でシード光は水平偏光となり M-R5、TIC-R1、MR4 で構成される再生増幅器共振器内を往復し増幅される。P-R3(Tp)、P-R4(Tp)は水平偏光の純度を高める役割もする。
・単発パルス切り出し：CP-R1 により再び垂直偏光となり P-R3(Tp)、P-R2(Tp)、FR-R1、WP-R1を経て、P-R1(Rs)、 P-R5(Rs) で反射されポッケルスセル・パルスクリーナー（CP-R2）に入る。
M-R6、CP-R2 を経たパルスは水平偏光となり P-R5(Rs)、P-R6(Rs)を透過し水平偏光の純度を高め、マルチパスアンプに導かれる。
・本来 PH-R2 は切り出しパルスを観測するために M-R7 の後ろにあるはずだが、場所の関係か、マルチパスの MR-11 の漏れ光も観測している。そのため反射で二本に見えたり、パワーを上げると見えなくなったりする。要改善。
・WPP-R1 はマルチパスアンプと再生増幅器に YAG のビームを分ける分岐比を決めている。再生増幅器に 17mJ 以上入ると結晶が破壊される。
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●８

ビームストッパーBS1 でビームの空間プロファイルを確認（形、割れていないかなど）

図７

ビームストッパーＢＳ１●９MEDOX の HV をオンにし、シード光を注入する●１０ M-R3 により BUT with Seeding が最短になるように調整を行う。最低 40ns。
●１１ M-R1、M-R3 の H、V を交互に調整し、BUT with Seeding が最小になるように調整する。
（M-R1 と M-R3 の H を同時に調整、その後 M-R1 と M-R3 の V を調整。これを繰り返す）。
CP-R1 を調整して※※での漏れ光を最小にする（左 H、右 V）。

●１２

ずれすぎると反射が見える。しかし、この方法は難しいのでシードを入れたときにナノ秒モードの波形（図 b）のギザギザが最小になるように合わせる。

図８

再生増幅器 ポッケルスセル（MEDOX）

×AP-R3 を通るように MR-4 を調整

これをすると M5 も合わせなければならなくなり、容易に発振しなくなるのでさわらない。
●１３

CP-R2 前でのビームプロファイルを確認●１４

パルスクリーナーからの戻り光が AP-R3 を通るように M-R6 を調整する。あまり必要ない。

図９●１５パルスクリーナー ポッケルスセル
パルスクリーナーのタイミングを調整する。
「※」の地点での光（P-R2 の漏れ光）が最小になるように調整する。アンプを通していたら最大パワーになるところを選ぶ。

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図１０

パルスクリーナードライバー IS-021

・パルスクリーナーのタイミングが合わないと出力が不安定になる。

図１１

パルスクリーナーのタイミング

４）マルチパスアンプ（Multipass Amplifier, Preamp）

図１２

マルチパスアンプ

・AP-A2 が縦にずれていたらアライメント、横にずれていたら結晶を外してアライメント。
結晶を外さない場合●ポンプ光を MP-R2 前でブロックする。
●シード光を M-R1 の後で遮断し、損傷を防ぐためナノ秒モードでアライメントする。
●M-R7①で AP-A2 に合わせる。
●AP-A4 に合っていなければ MR-8②で合わせる、これで良いはず
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●AP-A5 に合っていなければ MR-16 で合わせる。？
結晶を外した場合●ポンプ光を MP-R2 前でブロックする。
●シード光を M-R1 の後で遮断し、損傷を防ぐためナノ秒モードでアライメントする。
●MR9 の前をブロック、M-R7①で AP-A2 に合わせ、M-R8②で結晶 AP に合わせる。これを繰り返して両 AP に合わせる。
●MR11 の前をブロックし、MR-10③で結晶 AP に合わせる●MR13 の前をブロックし、MR-12④で結晶 AP に合わせる●MR15 の前をブロックし、MR-14⑤で結晶 AP に合わせる●結晶の再固定、JEDI のパワーを最低の 68mJ にする。ポンプ光が結晶の中心に入り、結晶がポンプ光に正対するように固定する。そのため結晶からの戻り光（反射光）が透過光と同じ軸に戻るようにビームストッパーに入射した光を見て位置を決める。

図１３

ポンプ光のビームダンパー

エルベさん技×WR-P1 を調整し、アンプに入るエネルギーを下げる。このとき再生増幅器側は必ずブロックしておく。再生増幅器に 17mJ 以上はいると結晶が破壊される。
×両ポンプ光を片側づつ MP-R4、MP-R5 で結晶 AP に合わせる。
●MR-15 で AP-A4 に合わせる。
●MR-16 で AP-A5 に合わせる。

9/12５）コンプレッサー

図１４コンプレッサー●BS2 での 0 次光の高さ 127mm from GR-C1●GR-C2 での 1 次光の高さ 127mm●BS3 での 0 次光の高さ ??? mm from GR-C2??
●HRC1, HRC2 での 1 次光の高さ 97mm

10/12

○MEDOX : Pockels Cell ドライバー

図１５

ＭＥＤＯＸドライバー

LINE VOLTAGE をオン●にしてから２～３分しないと High Voltage●はつかない。
○FE240 : Interlock モジュール

図１６

FE240

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○Pulse Cleaner モジュール

図１７

パルスクリーナードライバー

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