2017 Fiscal Year Annual Research Report
Reduction of lasing threshold for continuous excitation pumping of organic microdisk cavity
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16K17531
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉岡 宏晃 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (20706882)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 微小光共振器 / レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度は、１．材料の光吸収損失の改善における「熱耐久性評価」、２．表面粗さの改善における「エッチングの最適化」、３．WGMの安定性向上における「ディスクサイズ縮小化」と「WGM計算」の計画のもと研究を遂行した。
１．においては、前年度のシリカとアクリル系ポリマーを共添加したインクを見出したが、より「有機」という要素を強めるために引き続き材料探索を進め、フッ素系球状ポリマーが有望であることを見出した。これは、紫外領域の約320 nm以上の長波長側では99%以上の高い透過率が得られる。そして、インクジェット技術での印刷および、レーザー色素を添加した共振器によるWGMレーザー発振に成功した。さらに、このフッ素系球状ポリマーの高い透過性により円盤構造体の熱耐久性は従来のポリマーより高いことが分かった。
２．においては、前年度に構築した機械式エッチングシステムを用いてウェットエッチングの最適化を行った。この機械式エッチングシステムは内径約0.1 mmのニードルを基板に対して垂直に二本束ねたソース・ドレイン方式であり、エッチングの最適化はエッチャント溶液の濃度、ソースにおける送液量、送液時間を調整して行った。その結果、フッ素系球状ポリマーを屈折率の高いポリマー層に印刷したサンプルにおいて、通常であれば屈折率の関係でレーザー発振できないにもかかわらず、円盤周囲のみを良好にエッチングして光損失を低減させレーザー発振に成功した。
３．においては、まずFDTD法による数値解析により直径が小さ過ぎると光損失が大きくなることを明らかにした。その上で、分光器の分解能で判別できるモード間隔（直径が大きいほど小さくなる）と、効率的に発振する高い利得（直径が大きいほど高い）の両方の要素を鑑み、0.05-0.1 mm程度の直径サイズが有効であるとした。そして、吐出条件の調整によりそのサイズを達成した。
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[Journal Article] Effects of edge inclination angles on whispering-gallery modes in printable wedge microdisk lasers2018
Author(s)
Cong Chen, Lei Wan, Hengky Chandrahalim, Jian Zhou, Hui Zhang, Sangha Cho, Ting Mei, Hiroaki Yoshioka, Huiping Tian, Naoya Nishimura, Xudong Fan, L. Jay Guo, and Yuji Oki
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Journal Title
Optics Express
Volume: 26
Pages: 233-241
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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