太陽光励起レーザー用Ｃｒ共ドープＮｄ：ＹＡＧセラミックの高品質化

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23560037
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 金邉 忠 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10201427)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: 太陽光レーザー / ＹＡＧ / セラミックス / Ｎｄ･Ｃｒ

Research Abstract

現在，JAXA(宇宙航空研究開発機構)と福井大学の共同研究で，宇宙太陽光利用レーザーの地上実証用１００W級システムの開発が精力的に進めている。地上実証機の全体構想は，従来では達成できなかった２０％以上の太陽光からレーザーの変換効率の太陽光励起レーザーを実現することである。宇宙太陽光利用レーザー用のレーザー媒質として選択されたＣｒを共ドープしたＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの散乱係数の低減と,長期的な発光安定性の確保するため,Ｃｒドープと焼結条件と散乱係数の最適化や発光劣化の機構解明を行い，高品質なＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの製造技術を確立し，その宇宙太陽光利用レーザーに適合したＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミック母材の開発を目的とする。平成２３年度の研究として　(1)Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの経時発光劣化: Cr:共ドープNd:YAGの励起光照射による明照射経時に対する発光劣化の機構解明を実施した。量子損失から遷移効率の評価と経時発光劣化機構解明の考察を行った。(２)Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの散乱係数の低減：熱処理条件による結晶化粒の大きさ制御を行い，焼結条件を変化させてサンプルを製作し，散乱係数0.5 %/cmへの品質向上，焼結条件と散乱率との相関評価を実施した。積分球による吸収，損失，発光特性の測定を実施し，散乱係数の評価を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

製造手法の違いによるＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの経時発光劣化と，散乱係数低減の方向が定まりつつある。

Strategy for Future Research Activity

申請，交付申請時の研究実施計画予定通りに研究を進める。（平成２４年度）(1)Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの経時発光劣化：　経時発光劣化の無い材料の製造手法の確立；平成２３年度実施のＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの経時発光劣化の経時発光劣化機構解明を基に組成や製造方法を改良し経時発光劣化の無いＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの製造を行う。測定手方法は，平成２３年度と同等および修正・改良を加え実施する。(2)Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの散乱係数の低減：　散乱係数0.3 %/cmへの品質向上；平成２３年度実施Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの散乱係数0.5 %/cmへの低減を更なる最適化を行い，散乱係数低減を行う。測定方法は，平成２３年度と同等および修正・改良を加え実施する。（平成２５年度）Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの散乱係数の低減：　散乱係数0.1 %/cmへの品質向上；　平成２４年度実施Ｃｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの散乱係数0.3%/cmから更なる最適化を行い，セラミックの単結晶化技術の採用を含め，高品質な結晶以上の低散乱係数の達成のため実験を行う。測定方法は，平成２３年度，２４年度と同等のおよび修正・改良を加え実施する。さらに、これまでに得られた研究結果を取りまとめて、成果の発表を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

申請，交付申請時の研究実施計画予定通りに研究費の使用を進める。平成２３年度実施のＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの経時発光劣化の経時発光劣化機構解明を基に組成や製造方法を改良し経時発光劣化の無いＣｒ:Ｎｄ:ＹＡＧセラミックの製造とその評価を行う。その経費に研究費を使用する。