固体色素中における色素凝集体の分光特性を利用した高機能レーザー

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555010
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 尾松 孝茂 千葉大学, 工学部, 助教授 (30241938)
• 研究分担者: 池滝 慶記 オリンパス光学株式会社, 研究部, 主任研究員 ; 藤井 正明 千葉大学, 分子科学研究所・電子構造研究系, 教授 (60181319) ; 立田 光廣 千葉大学, 工学部, 教授 (30282445)
• キーワード: 非線形光学 / 固体色素レーザー / 色素凝集体 / 縮退四光波混合 / 過渡回折格子 / 波長可変レーザー

研究概要

プレ重合したMMAに、DCMの有機レーザー色素を添加したエタノール溶液を加えて、拡散、重合し、バルクの固体色素を作製した。このように固体化された色素の蛍光スペクトル、蛍光寿命を測定した結果、固体化したDCMはDCMエタノール溶液と比ベ、蛍光スペクトルのピーク波長が30nm短波長側ヘシフトし、蛍光寿命も1.5倍ほど長い。DCM色素の分子量がローダミン6Gなどに比ベ、半分以下であることから、PMMA内で凝集しやすいことによるものではないかと考えている。現在、ピコ秒レーザーを光源として縮退四光波混合による過渡回折格子の緩和時間など、分光手法を用いて詳細な検討を加えている。
作製した固体化色素の非線形光学応答を利用したナノ秒領域の速い時間応答性を持つ高効率位相共役鏡をデバイス化した。この位相共役鏡では、入射光全エネルギー(プローブ光、ポンプ光全エネルギー総和)の100倍を超えるエネルギーを持つ位相共役波が発生する。このエネルギー入出力効率は固体化色素を用いた実験では、世界最高値である。
さらに、作製した固体化色素をレーザー共振器に挿入して実際にレーザー発振を確認した。ポリマー表面の平滑度が不十分で、ポリマー表面で大きな反射・散乱損失があるにもかかわらず、発振しきい値にして10μJ以下、スロープ効率にして10%の高効率レーザーが実現できた。空間モードもほぼガウスビーム状で、良好であった。今後、表面研磨等、表面加工により、共振器損失を下げてより低い発振しきい値をめざす。

研究成果

• [文献書誌] S.Hatano, T.Omatsu, et.al.: "The suppression of self-frequency-scanning and brightness improvement of a broad-stripe laser diode using phase conjugate feedback"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 3522-3525 (1999)
• [文献書誌] K.Okada, M.Tateda, T.Omatsu, et.al.: "Model power analysis for two mode fibers illuminated by an offset beam based on near field pattern measurement"Optical Review. 6. 330-333 (1999)
• [文献書誌] H.Watanabe, T.Omatsu, et.al.: "Highly efficient degenerate four-wave mixing with multi-pass geometries in a polymer laser dye saturable amplifier"Optics Letters. 24. 1620-1622 (1999)
• [文献書誌] H.Watanabe, T.Omatsu, et.al.: "Highly effecient phase conjugation in a laser-injection-seeded solid dye laser"Conference on Laser and Opto-Electronics 2000 Technical Digest. In press (2000)
• [文献書誌] Y.Iketaki, T.Omatsu, M.Fujii, et.al.: "Super-resolution fluorescence microscopy by up-conversion-depletion using two color lasers"Conference on Laser and Opto-Electronics 2000 Technical Digest. In press (2000)