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Single-shot measurement of irreversible changes using gain-switched semiconductor laser

Research Project

Project/Area Number 21K20346
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Kobayashi Masataka  東京大学, 物性研究所, 助教 (30911838)

Project Period (FY) 2021-08-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords利得スイッチ / 半導体レーザー / シングルショット / 不可逆現象 / 超高速分光 / 光増幅 / 希土類添加ファイバー / レーザー / 不可逆変化 / 半導体
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、利得スイッチ半導体レーザーとシングルショット分光法とを組み合わせることで、電気的なトリガー信号の制御のみでフェムト秒~マイクロ秒の広範な時間スケールで時間窓を任意に設定可能な分光システムを開発し、レーザー加工時に発生する不可逆過程の全てを一つのシングルショット分光装置で観測し、超高速なキャリアダイナミクスと構造変化との因果関係を明らかにすることである。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we were able to construct a pulse power supply device for carrier injection, which is the cornerstone of a "multitime-scale single-shot spectroscopic system" capable of observing all irreversible change dynamics occurring over a wide range of time scales in a single spectroscopic system by combining a gain-switched semiconductor laser with flexible selectivity in pulse shaping and repetition rate achieved by innovative drive electronics, and a single-shot spectroscopic method that can observe irreversible phenomena such as laser processing. We have also constructed a pulse amplification system for gain-switched semiconductor lasers using Yb-doped fiber amplification (YDFA).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

利得スイッチ半導体レーザーは、他の固体レーザーやファイバーレーザーなどに比べて、パルス整形や繰り返し速度の柔軟な選択性を有し、小型で安定、堅牢、高効率、加えて低価格であり環境耐性や長寿命を有するといった特徴を持つ。そのため工場や病院等の非クリーンな環境下で、超高速かつ不可逆測定が可能なレーザー分光装置の安定的な運用には、利得スイッチ半導体レーザーの活用が有効である。本研究は、その社会実装に向けた基礎的な原理の検証を行うことができた。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Pulse-to-pulse ultrafast dynamics of highly photoexcited Ge<sub>2</sub>Sb<sub>2</sub>Te<sub>5</sub> thin films2023

    • Author(s)
      Kobayashi Masataka、Arashida Yusuke、Asakawa Kanta、Kaneshima Keisuke、Kuwahara Masashi、Konishi Kuniaki、Yumoto Junji、Kuwata-Gonokami Makoto、Takeda Jun、Katayama Ikufumi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 62 Issue: 2 Pages: 022001-022001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acb476

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photo-cleaving and photo-bleaching quantum yields of coumarin-caged luciferin2023

    • Author(s)
      Kumagai Ryo、Ono Ryohei、Sakimoto Shu、Suzuki Chiharu、Kanno Ken-ichiro、Aoyama Hiroshi、Usukura Junko、Kobayashi Masataka、Akiyama Hidefumi、Itabashi Hideyuki、Hiyama Miyabi
    • Journal Title

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      Volume: 434 Pages: 114230-114230

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2022.114230

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 窒素δドープGaAs 中の等電子トラップに局在した励起子分子の束縛エネルギーに関する研究2023

    • Author(s)
      矢野裕子、高宮健吾、藤川沙千恵、八木修平、矢口裕之、小林真隆、秋山英文
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ErドープGaAsからの発光線の励起強度依存性2022

    • Author(s)
      伊藤駿平、高宮健吾、小林真隆、八木修平、秋山英文、矢口裕之
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 北米産ホタルルシフェラーゼ中のAkaLumine吸収測定2022

    • Author(s)
      大澤敬太、小野稜平、野口良文、北田昇雄、森屋亮平、平野誉、牧昌次郎、秋山英文、小林真隆、板橋英之、樋山みやび
    • Organizer
      第16回分子科学討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 利得スイッチ 1270 nm DFB 半導体レーザーによる 5.3ps パルス発生2022

    • Author(s)
      小林真隆、中村考宏、中前秀一、松井康浩、金昌秀、秋山英文
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2021-10-22   Modified: 2024-01-30  

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