| 研究概要 |
非線形光学結晶を用いた波長変換技術は,レーザ精密微細加工,特に全固体レーザの応用に重要な技術である.波長変換は,一般に繰り返し照射下で多く用いられるが,繰り返し照射下での高調波発生に関する従来の研究・開発は,実験的・経験的立場がとられており,理論的な研究は1パルス照射または連続照射による定常状態を対象としたものしかみられない.波長変換に不可欠な位相整合は結晶の温度に敏感で,温度変化があると変換効率が低下する.繰り返し照射の非定常状態下では,レーザ吸収の影響があるため結晶の温度変動が生じる.よってこれが波長変換に与える影響を解析するには,1パルス照射や連続照射による定常状態を想定した従来の理論解析では不可能である.
このような研究背景,問題に対し,本研究では,繰り返し照射におけるレーザ吸収による熱の影響を考慮した非定常理論解析を行った.まず第二高調波発生について,レーザ吸収を考慮した高調波発生の支配方程式を導き,熱伝導方程式と連成した解析モデルを構築した.非線形光学結晶には,KDP結晶,KTP結晶を想定した.昨年度は,第二高調波発生(SHG)について,入力基本波を集光し,集光効果による入力パルスの高強度化に伴う高効率化と,結晶温度の大きな変化に伴う効率低下に関する理論的解析を行った.本年度は,昨年度構築した解析手法と解析結果に基づいて,最適な位相整合温度を調べ,結晶内部に生じる最大温度に位相整合温度を合わせると高変換効率化が図れることを見出した.本方法を用いると,昨年度に明らかとなったビーム広がり角や繰り返し周波数の影響をほとんど受けることなく高変換効率が得られることをシミュレーションによって確認した.
エレクトロニクス分野応用の基礎として,シリコンの吸収係数の温度依存性測定,シリコン単結晶のレーザ内部加工に関する研究,レーザの多重反射と蒸発を考慮したレーザ穴あけ加工の熱流体解析なども行った.
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