研究課題
基盤研究(A)
本研究では、新材料の創出とこれを利用した次世代セラミックレーザーを提案、研究開発する事を目的とし実施した。以下に得られた知見を示す。(1)セラミック材料の高透光プロセスのためのグレイン界面制御法の開発:グレイン界面制御法を検討しNd:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12>に加え、超短パルス化が期待されるYb:Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12>の開発に成功した。(2)セラミックスの高分解分光解析と複合セラミックスによるスペクトル設計法の検討:開発したセラミック材料の詳細な分光特性評価を行い、良好なレーザー発振が期待できる事を明らかにした(3)広断面積QPMのための分域界面制御法及び多機能波長変換チップの開発:セラミックレーザーの可能性を拡大できる波長変換につき検討した。これまで困難とされていたMgLNにおけるQPM構造作製法を開発、5mm厚のPPMgLN開発に成功した。光パラメトリック発振により100mJ以上の中赤外光をスロープ効率70%を達成した。(4)ホットバンドレーザー上準位直接励起に適した新材料・共振器の検討:従来問題とされていた量子験損を改善できるホットバンドレーザー上準位励起法を見出した。これを上記セラミックレーザーに適用し有用性を確認した。(5)セラミックレーザー発振器モデルの構築と高輝度マイクロチップレーザーの開発:希土類添加Y_3Sc_xAl_<(5-x)>O_<12>による超短パルス発生に成功、Yb添加により最短の280fsを記録した。また、エッジ励起方式においてCW出力340W、パワー密度にして57kW/cm^3と極めて高い性能を実証した。これらの成果は、30件を越す査読付き論文、7件の国際会議招待講演等により内外に報告を行った。また、期間中に文部科学大臣賞(第30回研究功績者賞)、(社)レーザー学会業績賞(進歩賞)を頂くなどの評価を得た。
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