| 研究課題/領域番号 |
21K04926
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤岡 加奈 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (00762395)
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| 研究分担者 |
椿本 孝治 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (90270579)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 透明セラミックス / 可視域レーザー材料 / プラセオジム / アルカリ土類金属フッ化物 / 濃度消光 / クラスター抑制 / フッ素欠陥 / イオン拡散 / 短パルスレーザー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微細加工、分析、バイオ・医療イメージング、映像・照明の分野では、可視域レーザーの実現が望まれている。本研究では、青色半導体レーザー励起によって青緑、緑、橙、赤色で発振可能なPr3価イオンと、高熱伝導率、小さい熱凹レンズの特長を有するCaF2やSrF2母材を組み合わせ、可視域固体レーザーを実現する。蛍石型結晶中でのPr3価イオンのクラスター化・消光を抑制するために希土類バッファーイオンを共添加し、併せて各波長での誘導放出断面積を制御する。さらに、従来のLiYF4等の結晶に比べて線幅が拡大することを利用して、可視域でピコ秒・サブピコ秒が可能なレーザー材料を創生する。
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| 研究成果の概要 |
青色半導体レーザー励起の可視域レーザー材料として3価のPrを添加したフッ化カルシウムおよびフッ化ストロンチウムの透明セラミックス化を目指した。Prのクラスター化による消光を抑制するためのバッファーイオンとして、3価のLaが適しており添加濃度はPrの約５倍が最適であることを明らかにした。光散乱、吸収の低減には、材料粉体を合成する際にフッ素を過剰に供給することが有効であることを明らかにした。これらの手法によってPr,La:CaF2セラミックスで波長550 nmにおける直線透過率が約86%に到達した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
透光性の高いPr添加セラミックスの製作が可能となり、可視域（波長500 ~ 600 nm）での新しいレーザー材料の可能性を開いた。今後、さらなる透明化が進めば、レーザー微細加工、各種分析、バイオ・医療イメージング、および映像・照明分野への応用が期待できる。分光学的には、Pr添加フッ化物材料に関して、結晶とAlF3系ガラス以外では報告例のない誘導放出断面積をJudd-Ofelt解析によって評価し、AlF3系ガラスに比べて高いことを確認した。
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