Development of high energy short pulse Tm fiber oscillator and processing application

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05301
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Tokurakawa Masaki 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 准教授 (80728246)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Tmファイバーレーザー / レーザー加工 / ステルス加工 / 2umレーザー

Outline of Final Research Achievements

In the reseach project, we have developed an streched pulse mode-locked laser with a dispersion controled Tm silica fiber. A sub-ps pulse duration with 4 nJ pulse energy was obtained. For furhter power scalling double clad Tm:ZBLAN fiber Mamyshev oscillator and mode-locked Tm solid state laser were studied. The Tm solid laser sytem enabled generation of the shortes pulse duration of Tm lase ever reported. In addition, we developed a Q switched Tm fiber laser sysytem with an average power of 7W, pulse energy of 700 uJ and pulse duration of 42 ns.
With the ns light source, we demonstrated laser processing, cutting and welding of polymers and stealth processing of Si and Ge wafers.

Free Research Field

レーザー工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

波長2um帯正常分散Tmファイバーを用いたストレッチパルスモード同期レーザーの開発を行いサブpsパルスを4nJのパルスエネルギーにて得ることに成功した。また固体レーザーでは最短パルスの発生に成功した。さらにナノ秒領域の平均出力7 W, エネルギー700uJ,パルス幅42 nsの高エネルギー動作は世界的に見ても高い値であり、ポリマー材料のレーザー加工やSi,Geのステルス加工実験を行えた意味は大きい。ステルス加工はSiでは1.5um帯のレーザー光を用いても可能であるが、Geは吸収を持つため難しく、我々の知る限りでは波長2 um帯パルスレーザーを用いたGeのステルス加工は初めての報告である。