Development of spectral drill laser and its oscillation frequency measurement

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18979
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Seigo Ohno 東北大学, 理学研究科, 助教 (70435634)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 伸一郎 国立研究開発法人情報通信研究機構, テラヘルツ研究センター, 主任研究員 (70360188) ; 宮本 克彦 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20375158)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 幾何学的位相 / 角度計測 / スペクトルドリル / 外部共振器半導体レーザー

Outline of Final Research Achievements

We have developed a "spectral drill laser" in which a spectral drill cavity is applied to a laser system. It is challenging to investigate a new angle measurement principle, based on the relationship between the rotation angle of the constituent phase plate and the resonance frequency of the spectral cavity. To improve the accuracy of the rotation angle, it is necessary to increase the Q-value of the cavity. In this study, by introducing a laser diode chip, as a gain medium, within the cavity, we have succeeded in multimode oscillation of the spectral drill laser. The Q-value estimated from the linewidth is much higher than that of conventional spectral drills. It has also successfully achieved a wavelength sweep of 2.7 GHz by rotating the phase plate. However, seamless wavelength sweep has not been achieved. Oscillation at shorter wavelength is required for seamless wavelength sweep.

Free Research Field

フォトニクス、計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スペクトルドリルレーザーの構成について当初、位相板の回転により偏光方向が変わらないI型の構成を検討していたが、レーザー光の取り出し方によってはII型においても偏光方向が変化しないことがわかった。これにより、構成要素を少なくしてスペクトルドリルレーザーを構成でき、将来的なコンパクト化に対して意義のある知見である。
また、スペクトルドリル共振器は、位相板と共振器長の設定により、自由かつ安定に共振周波数、線幅の調整ができることからレーザー安定化のための周波数基準として非常に優れていることがわかった。このことは、次世代高精度レーザーシステムへの展開が期待される。