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2020 年度 実績報告書

2モードファイバに動的励起する周期摂動を用いた全ファイバレーザの高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 17K05074
研究機関静岡大学

研究代表者

坂田 肇  静岡大学, 工学部, 教授 (40377718)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワードファイバレーザ / 波長可変レーザ / Qスイッチレーザ
研究実績の概要

レーザ共振器内の波長可変要素として、大きな熱光学定数を有する液体クラッドで石英コアを被い、マルチモード干渉(MMI)領域を形成した。温度制御によりMMI領域の実効コア径が変化し、モード干渉で得られる透過ピーク波長が大きく変化する。Tm/Ho共添加ファイバレーザ(THFL)ならびにEr添加ファイバレーザに応用し、それぞれ1.8~2μm帯、1.5~1.6μm帯において、発振波長の可変制御を実現した。特に、THFLでは100 nmを超える波長可変範囲を得た。
全ファイバ構成によるQスイッチレーザについては、計画当初のピエゾアクチュエータによる能動Qスイッチ方式に加えて、半絶縁性GaAs薄膜をレーザ共振器内のファイバフェルール中に挿入する受動Qスイッチ方式の研究を行った。発生したパルス列は励起半導体レーザの出力により変化し、励起光パワー 221 mWにおいて、ピークパルス出力 671 mW、パルス幅 660 ns、繰返し周波数 47.8 kHzを得た。ピーク出力では能動Qスイッチ方式に劣るが、繰返し周波数の高さとレーザ構成の簡易さ、堅牢さにおいて優れている。
補助事業期間の最終年度において、発振波長のチューニングとQスイッチによるパルス光発生を全て光ファイバ共振器で構成する全ファイバレーザを実現した。波長チューニングはMMI領域の温度制御で行い、Qスイッチ発振は受動Qスイッチにて行った。Qスイッチパルスの発振波長範囲はMMI領域長を設定することでシフトでき、1850 nmから2020 nmの範囲での発振が可能であった。例えば、MMI領域長を38.5 mmとしたとき、波長可変範囲として1858~1969 nmにわたる111 nmを得た。この値は、回転式グレーティングなどの機械駆動部を有しない全ファイバ構成からなるQスイッチレーザとしては、研究代表者の知る限りにおいて最大の値である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Highly sensitive temperature sensor based on multimode-interference fiber structure with gel cladding2021

    • 著者名/発表者名
      H. Sakata, K. Okada, J. Mochizuki
    • 雑誌名

      Microwave and Optical Technology Letters

      巻: 63 ページ: 1647-1651

    • DOI

      10.1002/mop.32823

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mode conversion from LP11 to LP02 based on in-line mode orientation control and antisymmetric refractive-index perturbation in a few-mode fiber2021

    • 著者名/発表者名
      H. Sakata, W. Onishi
    • 雑誌名

      Journal of Modern Optics

      巻: 68 ページ: 419-424

    • DOI

      10.1080/09500340.2021.1905095

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broadly tunable Tm/Ho-codoped fiber lasers based on temperature-sensitive single-mode-multimode-single-mode fiber structures2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sakata, F. Kosaka, K. Hayakawa
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 59 ページ: 4016-4021

    • DOI

      10.1364/AO.392234

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-fiber LP11-LP21 mode conversion using force-induced long-period fiber gratings with polarization controllers2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sakata, W. Onishi
    • 雑誌名

      Journal of Modern Optics

      巻: 67 ページ: 542-546

    • DOI

      10.1080/09500340.2020.1759714

    • 査読あり
  • [学会発表] 全ファイバ構成による1.9μm帯チューナブルQスイッチファイバレーザ2021

    • 著者名/発表者名
      根本湖輝,野田岳靖,窪田将成,坂田 肇
    • 学会等名
      2021年電子情報通信学会全国大会
  • [学会発表] Thermooptically tunable thulium/holmium-codoped fiber lasers based on multimode interference effects2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sakata, F. Kosaka, K. Hayakawa
    • 学会等名
      OSA Advanced Photonics Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] In-fiber mode conversion from LP11 to LP21 based on grating-assisted phase matching with polarization control2020

    • 著者名/発表者名
      H. Sakata, W. Onishi
    • 学会等名
      IEEE Photonics Conference 2020
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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