高出力・高安定レーザーの開発

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04234103
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 植田 憲一 電気通信大学, レーザー極限技術研究センター, 教授 (10103938)
• 研究分担者: 佐々木 明 電気通信大学, レーザー研究所, 助手 (10215709) ; 藪崎 努 京都大学, 理学部, 教授 (60026127) ; 清水 忠雄 東京大学, 理学部, 教授 (90011668) ; 大津 元一 東京工業大学, 総理工学部, 教授 (70114858)
• キーワード: 周波数安定化レーザー / LD励起固体レーザー / 重力波天文学 / 光学素子

研究概要

国立天文台で建設中の20mファブリベロー/マイケルソン干渉計形重力波アンテナに必要なレーザー光源を目標に周波数安定化の実験を行ってきたが、本年度の研究で、この目標を達成した。次の課題は、将来のkmクラスの大規模干渉計のために、kW級の量子限界レーザーを開発する基礎を研究することである。このようなことを目標に研究を行い、以下の実績を上げた。
1)47mWモノリシックLD励起YAGレーザーのショット雑音限界であるδν/ν=1.5×10^<-19>/√<Hz>という安定度を実現した。
2)8個のフォトダイオードによる光学分割計測を開発し、将来の高出力レーザーに拡大可能な低雑音、広帯域検知方式を提案、実証した。
3)超高フィネス光共振器の狭帯域性と、サブヘルツまで安定化されたレーザー光源により、ミラー曲率の異方性や絶対値がミクロンオーダーまで計測できる新しい光学計測法を開発した。これは、将来のkm級干渉計の光学素子開発に不可欠の技術となるだろう。
4)高出力単一モード発振のための新しいアイデア、仮想点光源クラッド励起レーザーのための、平行ビーム出力LDリング・アレイを設計、開発した。単一の10Wモジュールは、予定通り、出力10W、ビーム広がり角6ミリラジアンを実証した。
5)320W出力を周波数安定化レーザーの励起に用いるための駆動電源、制御電源、変調部分などを、開発し、モジュール試験を実施した。
6)研究成果は、CLEO'93、Laser Optics'93(invited talk),OSA'93、Laser M2P'93(Plenary talk)、Topical Meeting on Advanced Solid State Lasersなどの国際会議にて、発表、その他海外の研究所との国際交流につとめた。

研究成果

• [文献書誌] H.Nishioka: "Single-shot uv autocorrelator using two photon absorption in water detected by photo-acoustic signal" Opt.Lett.18. 45-47 (1993)
• [文献書誌] N.Uehara: "193mHz Beat Linewidth of Frequency Stabilized Laser-Diode-Pumped Nd:YAG lasers" Opt.Lett.18. 505-507 (1993)
• [文献書誌] K.Ueda: "Laser-diode-pumped solid state lasers for gravitational wave antenna" SPIE. 1837. 336-345 (1993)
• [文献書誌] 上原昇: "超高安定化レーザーダイオード励起Nd:YAGレーザー" レーザー研究. 21. 590-600 (1993)
• [文献書誌] A.A.Kaminskii: "New Laser-Diode-Pumped CW Laser Based on Nd^<3+>-Ion Doped Tetragonal LiLuF_4" Jp.J.Appl.Phys.32. L586-L588 (1993)
• [文献書誌] K.Ueda: "Advanced Techniques of High Efficiency Pulse Compression for KrF Lasers" Laser and Particle Beams. 11. 31-42 (1993)
• [文献書誌] H.Nishioka: "Observation of Multi-photon Absorption and Electron Avalanche in Optical Thin Films" Laser and Particle Beams. 11. 55-64 (1993)
• [文献書誌] 植田憲一: "重力波検出用LD励起YAGレーザーの周波数安定化" レーザー研究. 21. 859-872 (1993)
• [文献書誌] N.Uehara: "Frequency Stabilization of two Diode-Pumped Nd:YAG Lasers Locked to two Fabry-Perot Cavities" Jp.J.Appl.Phys.,to be published in March.
• [文献書誌] K.Ueda: "Solid State Laser Developments for Gravitational Wave Measurements" SPIE,to be published.
• [文献書誌] A.Kaminskii: "Room-Temperature Diode-Laser-Pumped Efficient CW and Quasi-CW Single-Mode Lasers Based on Nd^<3+>-Doped Cubic Disordered α-NaCaYF_6 and Tetragered LiYF_4 Crystals,Crystal" Phys.Stat.Sol.140. K45-K48 (1993)
• [文献書誌] N.Uehara: "Ultra-high frequency stabilization of a diode-pumped Nd:YAG laser using a high acceptance photodiode" Opt.Lett.,accepted for publication.
• [文献書誌] S.Chetkin: "Prospects of active resonator configuration control of solid state lasers for improving output radiation characteristics" IEEE J.Quantum Electron.,submitted.