2014 Fiscal Year Annual Research Report
フォトニックバンドギャップ及びマルチコアによるファイバー高エネルギーパルス光源
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25247067
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
白川 晃 電気通信大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (00313429)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 和也 豊田工業大学, 工学部, 教授 (20278394)
齊藤 晋聖 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (20333627)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | ファイバーレーザー / パルスレーザー / フォトニックバンドギャップファイバーレーザー / マルチコアファイバー / 位相同期レーザーアレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．フォトニックバンドギャップファイバー(PBGF)による誘導ラマン散乱(SRS)抑制パルス増幅を，通常ファイバー増幅と比較検証した。後者では顕著なスペクトル拡がりが生じ，入射偏光状態に依存する４光波混合とSRSのトレードオフも観測された。PBGF増幅ではスペクトル拡がりはPBG内に限られその入射偏光依存性は小さく，構造分散による変調不安定性が主な要因であることを明らかにした。
２．増幅自然放出(ASE)抑制Yb添加PBGF増幅器において，雑音駆動位相変調による誘導ブリルアン散乱(SBS)抑制により，世界最高出力(87W)の1178nm単一周波数単一偏光増幅に成功した。また有限要素法を用いてPBGFの数値解析を行った。Ybの利得帯にかかる高次PBGの高次モードが寄生発振に寄与すること，B添加ロッドの軸とファイバー曲げの径方向が90度の場合に曲げ損失が高く寄生発振が抑制できることを実験でも明らかにした。
３．ASE抑制大モード面積Yb添加PBGF増幅の実証実験に世界で初めて成功した。1178nmで出力53W，利得3.3dBを得た。
４．エンドシール自己イメージング法によるYb添加7コアフォトニック結晶ファイバー(PCF)の位相同期レーザー発振実験に取り組み，6コアの場合より大幅に長いシール長でほぼ単峰の遠視野像が得られることが分かり原因を検討中である。
５．可飽和吸収体Qスイッチ位相同期マルチコアファイバー(MCF)レーザーの非線形透過率の数値計算を行い，過剰吸収飽和により同位相モード選択性が低下することを明らかにした。エンドシールによりフィルファクターを向上して遠視野でのサイドローブを低減し，モード選択性を向上する方法を考案・実証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定以上に進展： これまで1178nmPBGF増幅で問題になっていた短波長での寄生発振の原因を数値計算で明らかにできた。世界初のASE抑制LMA PBGF増幅にも成功した。また可飽和吸収体Qスイッチ位相同期MCFレーザーで同位相モード選択性向上の新しい方法を考案実証できた。更に当初予定にないMCFの非線形伝搬数値計算を行い，同位相モードよりも交代位相モードが安定であることを明らかにできた。
予定どおり： 1064nm帯SRS抑制PBGF増幅について通常ファイバーとの比較検証を行い有益な知見を得た。また1178nm帯で100W級の単一周波数光源の開発に成功した。6コアと7コアのマルチコアPCFの位相同期特性の比較評価を行うことができた。
やや遅れている： SRS抑制PBGF増幅器のシード光源としてのパルス駆動DFBレーザーをベースとするファイバー増幅器がまだ完成していない。またブリルアン利得スペクトル計算コード開発が未着手の状況である。H27年度に重点的に取り組む予定である。
以上から，「おおむね順調に進展している」と評価した
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| Strategy for Future Research Activity |
１．前年度に引き続き，1064nm帯SRS抑制Yb添加PBGF増幅器について，更なる高尖塔出力化に取り組む。構築中のパルス駆動DFBレーザーをベースとするナノ秒ファイバー増幅器を完成させシード光源に用いる。
２．音響モードをベクトル有限要素法で厳密に計算し，コアの電界モードとの重なりからブリルアン利得スペクトルを計算する計算コードを引き続き開発する。現在のフォトニックバンドギャップファイバーのブリルアン利得スペクトルを計算し，実測スペクトルと比較する。ブリルアン利得を抑制する音響フォノンアンチガイドPBGFの設計に向けた指針を得る。
３．雑音駆動位相変調によるSBS抑制1178nmYb添加PBGF増幅器の線幅を最適化し，シード光源の高出力化により100W超の1178nm光を実証する。その第二高調波発生によりレーザーガイドスター用高出力589nm光源を実現する。
４．Yb添加マルチコアPCFのエンドシール自己イメージングによる位相同期レーザーの位相同期評価法を干渉計を用いて新しく開発し，6コアと7コアの場合について詳細な比較を行う。その結果に基づき位相同期のコア数，コア径スケーリングの研究を行う。18ないし19コアのファイバーを作製し，検証する。
５．遠視野に可飽和吸収体を配置した同位相モード選択法を，モード同期レーザーで実証する。
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[Journal Article] Optics Letters2015
Author(s)
S. R. Petersen, M. Chen, A. Shirakawa, C. B. Olausson, T. T. Alkeskjold, and J. Lægsgaard
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Journal Title
Optics Letters
Volume: 40
Pages: 1741-1744
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Photonic bandgap fiber lasers and multicore fiber lasers for next generation high power lasers2014
Author(s)
A. Shirakawa, M. Chen, Y. Suzuki, K. Sato, X. Fan, H. Tuennermann, M. Karow, C. B. Olausson, S. R. Petersen, T. Alkeskjold, and K. Saito
Organizer
Specialty Optical Fibers & Applications 2014
Place of Presentation
Suzhou, China
Year and Date
2014-07-29
Invited
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