界面制御による高機能光計測用広帯域波長可変クロマチップレーザーの開発研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12792003
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 平等 拓範 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (50216595)
• 研究分担者: 栗村 直 岡崎国立共同研究機構, 物質研究所, 主任研究員 ; 池末 明生 (財)ファインセラミックスセンター, 主任研究員 ; 庄司 一郎 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (90272385)
• キーワード: LD励起固体レーザー / セラミックレーザー / クロマチップレーザー / 界面制御 / Nd : YAG / 熱複屈折効果 / 疑似位相整合 / MgO : LiNbO3

研究概要

本研究では、広帯域波長可変チップ光源(クロマチップレーザー)を研究開発することを目的とし、レーザー及び波長変換用QPM素子について検討を行い、以下のような知見を得た。
(1)セラミック材料では、複合化による多機能化としてYAG単結晶では困難なスペクトル形状制御を検討した。一部AlサイトをScで置換させた構造により従来のNd : YAGの限界であった1nm以下のスペクトル幅を5.5nmにまで拡大することに成功した。
(2)レーザー高性能化として偏光解消度のYAG結晶軸依存性を明らかにしただけに留まらず、結晶軸及び励起状態を適正に選択することだけで共振器内部に余計な光学部品を挿入することなく、高出力時の偏光解消特性を大幅に低減できることを見出した。また、本研究で発見した高濃度Nd : YAGセラミックスにおける上準位直接励起の有効性に関して、最近注目されている946nm発振に関する評価を行った。さらに、有限要素法を用いたシミュレーターを構築し、熱複屈折を評価することでモデルの検証を行った。
(3)QPMとして、昨年成功した3nm厚MgO : LiNbO_3の分極反転プロセスの改良として、そのメカニズムの解明を行った。さらに、従来は用いられなかったd_<31>,d_<32>を利用した新たなQPMにより。これまで困難とされていたQPM許容幅拡大に成功した。これにより多機能な波長変換チップが可能となった。
(4)本研究過程において、これまでに査読付き論文(英文誌)25件、和文解説論文6件、国際会議33件、研究会8件、国内講演会16件、内外での招待講演12件、学協会受賞4件等の成果を得ている。さらに関連して新聞、雑誌記事等により研究成果が内外で紹介されることとなった。

研究成果

• [文献書誌] I.Shoji, T.Taira, et al.: "Thermal-birefringence-induced depolarization in Nd : YAG ceramics"Opt. Lett.. 27(4). 234-236 (2002)
• [文献書誌] V.Lupei, N.Pavel, T.Taira: "Efficient laser Emission in concentrated Nd laser materials under pumping into the emitting lebel"IEEE J. Quantum Electron. 38(3). 240-245 (2002)
• [文献書誌] V.Lupei, A.Lupei, T.Taira, S.Kurimura, A.Ikesue: "High-resolution spectroscopy and emission decay in concentrated Nd : YAG ceramics"J. Opt. Soc. Am. B.. 19(3). 360-368 (2002)
• [文献書誌] I.Shoji, T.Taira: "Intrinsic reduction of the depolarization loss in solid-state lasers by use of a (110)-cut Y_3Al_5O_<12> crystal"Appl. Phys. Lett.. 80(17). 3048-3050 (2002)
• [文献書誌] V.Lupei, N.Pavel, T.Taira: "1064-nm laser emission of highly doped Nd : Yttrium aluminum garnet under 885-nm diode laser pumpin"Appl. Phys. Lett.. 80(23). 4309-4311 (2002)
• [文献書誌] V.Lupei, N.Pavel, T.Taira: "Highly efficient continuous-wave 946-nm Nd : YAG laser emission under direct 885-nm pumping"Appl. Phys. Lett.. 81(15). 2677-2679 (2002)