次世代セラミックレーザー

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206073
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 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 / マイクロチップレーザー / モードロックレーザー / Nd:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12> / Yb:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12> / ホットバンド直接励起 / 熱複屈折

研究概要

本研究では、セラミックレーザーの次なる方向性を明らかにするための固体材料における新機能発現にかかる基盤研究として、高機能セラミックスレーザー材料のためのグレイン界面制御法の開発とレーザー材料の高分解分光解析,材料特性評価を行った。以下に得られた知見を示す。
(1)高機能セラミックレーザー材料の開発として池末は、グレイン界面の制御法の検討を行った。特に,Nd:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12>のように構成元素が増えた材料では自由度が増す反面、焼結法ではパラメータが増えるため最適化が困難であったが、これを行い、均一性やNdの高濃度化を実現しただけでなく、新たにYb添加物の作製に成功した。(2)平等は試作したセラミックレーザー材料の高精度分光解析を行った。CW及びパルスの波長可変レーザー光源により、新材料の発光、吸収特性を精密に測定・解析し、レーザー設計に重要なパラメータの評価を行った。特に、新材料のスペクトル設計として、ホットバンド直接励起が可能な880nm帯での吸収許容幅、吸収計数の優れた材料で、かつ発光スペクトルがブロードになる条件を検討した。さらに、本材料を用いて希土類セラミックレーザーによる最初のモードロック発振を実現した。(3)庄司は、これまでに構築した熱複屈折評価システムを用いて、熱機械特性や熱問題への影響を評価した。特に、先のホットバンド直接励起の効果について精密な解析を行いその効果を検証した。
以上、平成15年度は評価システムの構築とプロセス確立を目指した検討を行い、次世代セラミックレーザーとしてNd:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12>の持つ可能性を確認できた。

研究成果

• [文献書誌] A.Lupei, V.Lupei, T.Taira, Y.Sato, A.Ikesue, C.Gheorghe: "Energy transfer processes of Nd^<3+> in Y_2O_3 ceramic"J.Luminescence. 102-103. 72-76 (2003)
• [文献書誌] Y.Sato, I.Shoji, T.Taira, A.Ikesue: "The spectroscopic properties and laser characteristics of polycrystalline Nd:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12> laser media"OSA Trends in Optics and Photonics. 83. 444-450 (2003)
• [文献書誌] Y.Sato, T.Taira, A.Ikesue: "Spectral parameters of Nd^<3+>-ion in the polycrystalline solid-solution composed of Y_3Al_5O_<12> and Y_3Sc_2Al_3O_<12>"Jpn.J.Appl.Phys.. 42(1). 5071-5074 (2003)
• [文献書誌] Y.Sato, I.Shoji, T.Taira, A.Ikesue: "The polycrystalline Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12> as designable laser medium"Conference on Lasers and Electro-Optics CLEO 2003. (CD-ROM版). CFG4 (2003)
• [文献書誌] I.Shoji, T.Taira, A.Ikesue, K.Yoshida: "Great reduction of thermally-induced-birefringence effect in highly Nd^<3+>-doped YAG ceramics by laser oscillation"Conference Digest CLEO/EUROPE 2003. (CD-ROM版). CA8-4 (2003)
• [文献書誌] Y.Sato, J.Saikawa, I.Shoji, T.Taira, A.Ikesue: "The optical properties of novel microchip laser with polycrystalline gain media, solid solutions of neodymium-doped YAG and YSAG"The 5^<th> International Meeting of Pacific Rim Ceramic societies. 04-P-06. 90 (2003)