2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of efficient solar pumped laser media by controlling local phonon and crystal field in solid solution crystallized glasses
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15K05651
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
鈴木 健伸 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60367828)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 結晶化ガラス / 太陽光励起レーザー用 / 局所フォノン制御 / 結晶場制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はクロムとネオジムを共添加した太陽光励起ファイバレーザ媒質の高効率化を目指すことである. レーザーホスト媒質にネオジムと共にクロムを添加すると，吸収帯の広いクロムが太陽光を吸収し，そのエネルギーはネオジムに移動し，ネオジムが励起される増感作用が起こる．ガラスホストでは，太陽光を吸収したクロムが多重フォノン放出することでエネルギーを失うことと，クロムとネオジムのエネルギー準位の不一致が生じることにより，クロムの増感作用の効率は高くはない．本研究は, 微小な固溶体結晶を析出させた透明結晶化ガラスによってクロム近傍の局所的なフォノンと結晶場を制御することで，多重フォノン放出率の低下とエネルギー準位の一致を同時に実現することでクロムの増感作用を飛躍的に高め, 効率の高い太陽光励起ファイバレーザ媒質を創製することを目指して実施した．シリケートを主成分とする種々のガラス組成について結晶化ガラスの作製を試みたが，期間中にクロムとネオジムを共に含むような結晶相が分散した透明結晶化ガラスを得ることはできなかった．クロムのみを添加した場合には熱処理前のガラスではクロムはほとんど発光を示さないのに対して，熱処理後の結晶化ガラスではクロムからの発光強度が著しく増大することが確認できた．これはクロムが透明結晶化ガラス中の結晶相に添加されたことと，結晶化処理によりクロム近傍の局所的な有効フォノンエネルギーが減少したことを示唆している．ネオジムのみ添加した場合については結晶化処理により発光スペクトルの形状，強度，発光寿命などの特性は大きく変化しなかった．このことはネオジムが結晶化ガラス中のガラス相に存在することを示唆している．クロムとネオジムを共添加した場合には，クロムとネオジムは異なる相の中に存在するにもかかわらず，クロムからネオジムへのエネルギー移動が生じることを確認した．
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