極限の多色・超短パルスレーザー光の発生とその最先端科学技術への応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13853006
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 今坂 藤太郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (30127980)
• 研究分担者: 平川 靖之 広島大学, 医学部, 講師 (80238344)
• キーワード: ラマン光 / 高繰返しレーザー / 超短パルス光 / ラマン共振器 / 多色光 / KGd(WO_4)_2結晶

研究概要

本研究では、励起光として連続レーザーを用いて水素をラマン媒質としたラマン共振器内に励起レーザー光および発生したラマン光を閉じ込め、17THzの高繰返し超短パルスレーザーを発生させることを目的としている。今年度は、まず、シミュレーションにより得られた計算結果に基づき、ピエゾ素子により共振器長を波長オーダーで変化させることのできるラマン共振器の設計・作製を行った。`更に実験に必要となる励起用レーザーやラマン共振器制御に必要となる実験機器の購入を行った。
一方、パルスレーザーを励起光として使用し、櫛状の極限超短パルスレーザーを得る実験に関しては、色素レーザーをシード光として用いてラマン光の発生まで行ったが、超短パルスの観測まで到っていない。しかしながら、多色光を発生させる過程において、レーザーの回折が発生するラマン光に与える影響について調べ、高効率で多色光を発生させるための条件を知ることができた。また、現在、ラマン媒質として水素ガスを使用しているが、その問題点として装置が大型であることや取扱いにおける安全性などがあった。そこで、より装置を簡便化するために、ラマン媒質としてガスではなく固体のKGd(WO_4)_2結晶を用いてラマン光の発生を試みたところ、非常に低い励起レーザーエネルギーでも多色光を発生させることができた。また、ラマン光発生部は僅か数ミリメートルの結晶であることから、従来のものと比較して非常にコンパクトな装置となった。

研究成果

• [文献書誌] Kenji SHINZEN, Yasuyuki HIRAKAWA, Totaro IMASAKA: "Generation of Highly-Repetitive Optical Pulses Based on Intra-Cavity Four-Wave Raman Mixing"Physical Review Letters. 87(22). 3901-3904 (2001)
• [文献書誌] Y.Hirakawa, K.Tohnai, T.Imasaka: "Externally Ultra-Short Pulsed Laser Generated bu Four-Wave Raman Mixing in Hydrogen Molecules for Chemical Analysis and Communication Applications"Analytical Sciences. (in press).
• [文献書誌] L.L.Losev, Y.Yoshimura, Y.Hirakawa, T.Imasaka: "The Influence of Beam Diffraction on Multifrequency Parameric Raman Generation"Optics Communications. (in press).
• [文献書誌] L.L.Losev, Y.Yoshimura, H.Otsuka, Y.Hirakawa, T.Imasaka: "A Multi-Pass Hydrogen Raman Laser for the Generation of Broadband Multifrequencies"Review of Scientific Instruments. (in press).