高速繰り返しパルス発振波長可変固体レ-ザ-システムの開発

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01840010
• Research Institution: Kochi Medical School
• Principal Investigator: 上田 芳文 高知医科大学, 医学部, 教授 (00011528)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小田 清志 東ソー株式会社, 新材料研究所, 研究員 ; 小玉 展宏 東ソー株式会社, 新材料研究所, 研究員 ; 奥西 哲 高知医科大学, 医学部, 教務職員 (20214067) ; 岩堀 淳一郎 高知医科大学, 医学部, 助教授 (50115292)
• Keywords: 固体レ-ザ- / チタン・サファイアレ-ザ- / 銅蒸気レ-ザ- / レ-ザ-破壊 / 不安定共振器

Research Abstract

近赤外の広い波長域(650ー1100nm)で発振が可能なチタン・サファイア結晶の励起帯と高繰り返し発振が可能な銅蒸気レ-ザ-の発振波長(511、578nm)が良く一致することに着目し、銅蒸気レ-ザ-を励起源とするチタン・サファイアレ-ザ-の開発研究を行なった。高効率の発振を実現するためには、励起用銅蒸気レ-ザ-の指向性が重要であり、不安定共振器を用いてビ-ム拡がり角0.5mradの指向性を得た。このように指向性の高いレ-ザ-ビ-ムで高繰り返し励起を行なう場合、反射防止膜を施した結晶では表面破壊が起こり易い。その対策として銅蒸気レ-ザ-を直線偏光発振させ、その出力ビ-ムをブル-スタ-角で入射させた。簡単な改造により、指向性を損なうことなく80%の偏光度を得た。結晶の破壊耐性は共振器構成上の制限を課すので、育成した結晶を用いて破壊試験を行ない、入射光フルエンスの破壊闘値を決定した。得られた結果をもとに共振器を構成し、励起入力の発振閾値、微分効率を調べ、小信号利得対励起入力比を評価した。縦励起を行なう場合、結晶出力側でのポンピングが弱く、残留吸収による損失が利得を上回る可能性がある。実験デ-タから結晶長の最適値を見積もった。レ-ザ-出力は、励起入力8.0Wで1.5Wを得た。
結晶育成に関しては、気泡混入を抑制する育成条件、高い良度指数(FOM,発振帯と励起帯の光吸収の比)を得るための後処理条件を決定し、これによりチタン濃度0.15atom%,FOM200以上のチタン・サファイヤ単結晶を育成した。
現在第二高調波発生の実験を進行中である。すでに発振閾値3.3W、微分効率0.4の発振特性を得ていることから銅蒸気レ-ザ-出力20Wで4W程度のレ-ザ-出力が得られるであろう。これにより波長700nmー1μmでパルスあたりエネルギ-1mJ、波長300ー500nmの領域で同10ー100μJのパルスを毎秒5000発生させるという所期の目標はほぼ達成される見通しである。

Research Products

• [Publications] 奥西 哲他: "銅蒸気レ-ザ-の指向性に対する不安定共振器の効果" 高知医科大学一般教育紀要. 5. 25-31 (1989)
• [Publications] 奥西 哲他: "Characteristics of a Copper Vapor Laser Pumped Ti:Al_2O_3 Laser" 高知医科大学一般教育紀要. 6. 41-43 (1990)
• [Publications] 上田 芳文他: "Gain measurement in CVLーPumped Ti:Al_2O_3 Laser" Japanese Journal of Applied Physics. (1991)