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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Development of broadband coherent infrared light sources pumped by mid-infrared fiber lasers

Research Project

Project/Area Number 18H01899
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

時田 茂樹  大阪大学, レーザー科学研究所, 講師 (20456825)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords中赤外 / ファイバーレーザー / ZnS / フェムト秒レーザー
Outline of Annual Research Achievements

中赤外波長域の超広帯域コヒーレント光パルスを発生できる高出力・高効率・コンパクトなレーザー光源を開発することを目的として研究を行った。独自に開発した波長2.8μmの中赤外ファイバーレーザーを励起光源とする4~5μm帯の高出力フェムト秒レーザーを開発することで、中赤外域の広帯域光源技術の確立を目指した。Fe:ZnSe結晶は、4~5μmの幅広い波長域で利得が得られるため、中赤外域のフェムト秒レーザー媒質として期待されている。一方、代表者らが開発したファイバーレーザーは安定性、信頼性、効率、出力、ビーム品質など多くの点で優れており、Fe:ZnSeレーザーの励起光源として理想的な特徴を有している。本研究では、ファイバーレーザー励起Fe:ZnSeレーザーの技術を確立するべく、実証実験を実施した。主な研究実績は以下の通りである。(1) ファイバーレーザー励起Fe:ZnSeレーザー発振器を世界で初めて開発し、高出力・高効率レーザー発振をコンパクトな装置で実現した。(2) QスイッチFe:ZnSeレーザー発振器を開発し、微細加工へと応用可能な高繰返し・高ピークパワーレーザー発振を実証した。(3) グラフェンを利用したモード同期Fe:ZnSeレーザー発振器を開発し、世界で初めてフェムト秒パルスの発生を実証した。上記の成果により、多方面へ応用可能な、高出力・高効率・コンパクトな中赤外フェムト秒レーザーの実現の見通しが得られた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Lomonosov Moscow State University(ロシア連邦)

    • Country Name
      RUSSIA FEDERATION
    • Counterpart Institution
      Lomonosov Moscow State University
  • [Int'l Joint Research] ASCR(チェコ)

    • Country Name
      CZECH
    • Counterpart Institution
      ASCR
  • [Journal Article] TGGセラミックスを用いた高平均出力レーザー用大口径ファラデー回転装置の開発2021

    • Author(s)
      吉田英次,時田茂樹,椿本孝治,河仲準二
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 49 Pages: 61~66

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Properties of TAG ceramics at room and cryogenic temperatures and performance estimations as a Faraday isolator2021

    • Author(s)
      Hamamoto Koichi、Nishio Megumi、Tokita Shigeki、Uehara Hiyori、Yanagitani Takagimi、Fujioka Kana、Yasuhara Ryo、Kawanaka Junji
    • Journal Title

      Optical Materials Express

      Volume: 11 Pages: 434~434

    • DOI

      10.1364/OME.412938

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 10 J operation of a conductive-cooled Yb:YAG active-mirror amplifier and prospects for 100 Hz operation2021

    • Author(s)
      Ogino Jumpei、Tokita Shigeki、Kitajima Shotaro、Yoshida Hidetsugu、Li Zhaoyang、Motokoshi Shinji、Morio Noboru、Tsubakimoto Koji、Fujioka Kana、Kodama Ryosuke、Kawanaka Junji
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 46 Pages: 621~621

    • DOI

      10.1364/OL.414926

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development two-stage frequency domain optical parametric amplification2021

    • Author(s)
      Ogino J.、Zhaoyang L.、Tokita S.、Tsubakimoto K.、Miyanaga N.、Kawanaka J.
    • Journal Title

      High Energy Density Physics

      Volume: 38 Pages: 100906~100906

    • DOI

      10.1016/j.hedp.2020.100906

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurement of the piezooptic coefficient of ceramic YAG and analysis of depolarization2020

    • Author(s)
      Hamamoto Koichi、Yasuhara Ryo、Tokita Shigeki、Chyla Michal、Kawanaka Junji
    • Journal Title

      Optical Materials Express

      Volume: 10 Pages: 891~891

    • DOI

      10.1364/OME.384053

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dy-doped Y2O3 transparent ceramics as a mid-infrared laser medium and saturable absorber2020

    • Author(s)
      Yasuhara Ryo、Uehara Hiyori、Yao Weichao、Chen Hengjun、Tokita Shigeki、Furuse Hiroaki
    • Journal Title

      Optical Materials Express

      Volume: 10 Pages: 2998~2998

    • DOI

      10.1364/OME.409848

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] LD-pumped 2.8 μm Er:Lu2O3 ceramic laser with 6.7 W output power and >30% slope efficiency2020

    • Author(s)
      Yao Weichao、Uehara Hiyori、Tokita Shigeki、Chen Hengjun、Konishi Daisuke、Murakami Masanao、Yasuhara Ryo
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 14 Pages: 012001~012001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abce9a

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 広帯域な中赤外ファイバーASE光源の開発2021

    • Author(s)
      上原 日和、合谷 賢治、時田 茂樹、安原 亮、西島 喜明、岸 哲生、田部 勢津久
    • Organizer
      68回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] LD励起・広帯域中赤外ファイバー光源の開発2021

    • Author(s)
      上原 日和、合谷 賢治、安原 亮、時田 茂樹、岸 哲生、田部 勢津久
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • [Presentation] 3μm帯および4μm帯の高出力固体・ファイバーレーザーの開発2021

    • Author(s)
      時田 茂樹、上原 日和、合谷 賢治、村上 政直、小西 大介、佐原 諒、小田 晃一、ヒョードル ポチョムキン、アンドレイ プーシキン
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] インククラッドにて寄生発振を抑制した1 J/100 Hz低温冷却Yb:YAGレーザー増幅器2021

    • Author(s)
      北島 将太朗、荻野 純平、時田 茂樹、リ ジャオヤン、本越 伸二、森尾 登、椿本 孝治、吉田 英次、藤岡 加奈、植田 憲一、兒玉 了佑、河仲 準二
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • [Presentation] 10 J/100 Hz液体窒素循環冷却Yb:YAGアクティブミラー型増幅器のための伝熱解析と寄生発振抑制法の検討2021

    • Author(s)
      北島 将太朗、荻野 純平、時田 茂樹、リ ジャオヤン、本越 伸二、森尾 登、椿本 孝治、吉田 英次、藤岡 加奈、植田 憲一、兒玉 了祐、河仲 準二
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • [Presentation] 10J/100Hz 液体窒素循環冷却 Yb:YAG アクティブミラー増幅システムの開発22021

    • Author(s)
      荻野 純平、時田 茂樹、北島 将太朗、リ ジャオヤン、本越 伸二、森尾 登、椿本 孝治、吉田 秀次、藤岡 加奈、植田 憲一、兒玉 了祐、河仲 凖二
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • [Presentation] 革新的パワーレーザー研究と世界の動向2021

    • Author(s)
      河仲 準二、時田 茂樹、荻野 純平、リ ジャオヤン、吉田 英次、北島 将太朗、藤岡 加奈、横関 海翔、本越 伸二、吉田 祐貴、椿本 孝治、森尾 登、松本 景子、革新的パワーレーザー建設委員会メンバー
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Ca同位体濃縮のための高出力・狭線幅・青紫色半導体レーザーシステムの開発2021

    • Author(s)
      韓 冰羽、時田 茂樹、奥田 弘礼、梅原 さおり、吉田 斉、小川 泉、仁木 秀明、宮永 憲明
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • [Presentation] 高出力超短パルスレーザーのためのNd: CaF2透明セラミックスの開発2020

    • Author(s)
      横関 海翔、藤岡 加奈、時田 茂樹、荻野 純平、北島 将太朗、宮永 憲明、河仲 準二
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会

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Published: 2021-12-27  

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