| 研究課題/領域番号 |
16J10986
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
道根 百合奈 電気通信大学, 情報理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | 回折格子 / プラズマデバイス / 高強度レーザー / 高出力レーザー / 紫外レーザー / 光学素子 / 損傷閾値 / プラズマグレーティング |
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| 研究実績の概要 |
オゾンガスと紫外レーザーを利用した回折光学素子の開発を行い、平均回折効率と安定性の向上、さらに実際の高強度レーザーシステム導入に向けた回折光学素子の大面積化のための改良を行った。昨年度は、紫外レーザー照射全領域（1cm×5mm×1cm）に対して平均回折効率９５％以上を達成した。
主な改良点は①オゾン生成システムの改良 ②紫外レーザーのクオリティ（時間・空間コヒーレンス）の向上 ③干渉光学系部の改良 である。①では、ガス中で大きな粗密波を生成するための十分な量のオゾンを確保するため、プレオゾナイザー、メインオゾナイザーの２段階でオゾンを生成した。プレオゾナイザーで原料酸素ガスからオゾンを生成し、そのオゾンをさらに次の誘電体バリア放電形式のメインオゾナイザー（RF：１３MHｚ、１００W）に導入することでオゾン密度を上げる。このとき、酸素ガスとプレオゾナイザーで生成されたオゾンミックス酸素ガス、さらにメインオゾナイザーの放電電極は１０°以下に冷却することで、オゾン生成効率を上げている。②では、紫外レーザーの空間的に均一で歪みのない干渉縞と強度分布を得るために、２台のエキシマレーザーを利用し、注入同期法によって高い時間コヒーレンスの紫外光を得た。この手法で生成された紫外レーザーによる干渉縞は断面積、奥行両方向ともに均一なパターンが得られる。③では、干渉計部のミラーに波面制度の高いミラーを使用し、さらに歪みのない干渉縞を生成した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
前年度までにガス中での密度変調構造生成プロセスを理論・実験両面から解明し、その結果、この密度変調構造は音波・第二音波の２つの波で構成されていることがわかり、今までに課題であった①回折効率安定性の向上 ②回折領域の大面積化 のためには初期条件（紫外レーザーの照射パターンとオゾン密度）を厳密に調整し２つの波をコントロール必要があることが分かってきた。今年度は研究実績で挙げた項目の改善を行うことで、予想以上の成果を挙げることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までに安定した高い回折効率（９５％）、ナノ秒レーザーに対して高いレーザー損傷閾値（1.7kJ/cm2）を達成したものの、本研究の成果はいまだガス型光学素子の原理実証実験に留まっている。実際にｋJレーザーの制御が可能であることを実証するための第一歩として、数J程度の高強度レーザーを用いた回折実験を行う。また、この回折光学素子の新たなアプリケーション提案のために、キャビティの中で増幅されたレーザー光を取り出すスイッチング素子、レーザー加工時の光学素子のデブリシールド光学素子としての機能の実証実験を行う。
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