An optical parametric amplifier has been constructed as the shortpulse frontend of the KLF (KAERI laser facility) Nd:Glass high-energy laser system. It is composed of two Beta-Barium Borate (BBO) crystals and uses one common pump beam for two amplifier stages. The 532nm pump beam of 110mJ boosts the signal energy from 9nJ to 7mJ through two BBO stages. A parametric gain of~ $10^6$, and a main-to-preceding pulse contrast of~ $10^9$ using the Pockels cell (PC) for gating have been achieved without significant spectral distortion. The output energy level of 7mJ with these parameters (contrast ratio of $10^9$, pump beam energy of 110mJ, the level of gain of $10^6$) is competitive for usual pre-OPA amplifiers of shorpulse frontend in high-energy Nd:Glass laser systems. Additionally, by the using the reference setup which utilizes the maximum of the second harmonic generation of a signal beam with a relatively narrow signal spectrum of 4nm around 1054nm, the precise status of the current phase-matching-angle configuration has been confirmed experimentally. The phase-matching angle has been verified as $\theta$ = 22.93˚ in the reference setup. And in the experiments, the noncollinear angle has been verified as $\alpha$ = 0.97˚. This also provides a solid basis for simulation parameters. The numerical modeling of the parametric gain in the parametric amplifiers of two BBO crystals has been established by coupled amplitude equation for nonlinear process. The simulation results has been analyzed and compared with the experimental results.
한국원자력연구원(KAERI)의 고에너지 연구용 레이저시스템 KLF(KAERI laser facility)의 초단펄스 입력부를 위해 펄스처핑 광매개증폭계가 구축되었다. 2개의 BBO 크리스탈과 1개의 펌프광을 사용하는 2단구조로, 532nm 파장의 110mJ의 펌프광은 신호광의 에너지를 9nJ에서 7mJ로 증폭시키게 된다. 매개증폭이득은 약 $10^6$ 정도 이며, 포켈셀을 이용한 게이팅으로 $10^9$ 정도까지의 주펄스-선행펄스의 대조비를 가지는 시스템이다. 비슷한 규모의 통상적인 국외의 고에너지레이저 시스템들과 비교하여 경쟁력있는 결과를 주고있으며, 1054nm 중심파장의 4nm 선폭의 신호광을 신호광의 기준셋업으로 먼저 광학정렬하고, 이후 펌프광을 정렬하여, 현재 광학정렬의 정확한 셋업상태를 확인할 수 있게 하였다. 이는 이후 실험과 비교하여 보다 정확한 전산모사를 가능케한다. 위상정합각 22.93도와 비공선형각 0.97도가 최적결과였으며, 이를 수치적으로 전산모사한 결과와 비교분석하여 이론적 분석과 일치함을 확인하고 있다.
