2003 Fiscal Year Annual Research Report
高出力フェムト秒Yb^<3+>:Y_2O_3セラミックレーザーの研究
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14340120
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
植田 憲一 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 教授 (10103938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳谷 高公 神島化学工業宅間工場, セラミックス部, 課長(研究職)
白川 晃 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 助手 (00313429)
武者 満 電気通信大学, レーザー新世代研究センター, 助手 (40303028)
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| Keywords | 固体レーザー / レーザー用セラミックス / 透光性セラミックス / 超短パルスレーザー |
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| Research Abstract |
Yb^<3+>:Y_2O_3セラミックスのCWレーザー発振実験を行った。ファイバー結合レーザーダイオード(LD,出力5W,コア径50μm,976.5nm)を励起光源に端面励起によるゼロライン励起共振器を構成した。1076nmで1.4W,1031nmで0.6Wの出力を得た。励起光の吸収パワーに対するレーザーパワーの変換効率は72%に達し,セラミックスの高品質性を実証した。
続けてモード同期発振実験を行った。厚さ1.5mmの8%Yb^<3+>:Y_2O_3セラミックをBrewster配置した非点収差補正Z型共振器を構成し,LD(1×100mm^2,4W,950nm)をビーム整形したのち片側端面励起した。共振器の終端に半導体過飽和吸収体鏡(SESAM,過飽和吸収=2%)を配置し,出力鏡側のプリズム対で分散補償を行うことで受動モード同期を行った。プリズム対の波長分散部分に置かれたスリットを掃引することで発振波長可変とした。中心波長1076nmで平均出力420mW(励起光吸収2.6W),パルス幅615fs,1037nmで平均出力210mW(励起光吸収3W),パルス幅430fsが得られた。繰り返し周波数98MHzより最大のパルスエネルギーは4.3nJ,尖塔出力7kWであり,時間バンド幅積0.32以下のフーリエ変換限界パルスが得られている。我々の知る限り初めてのモード同期セラミックレーザーである。パワー変換効率16%は主に励起LDとレーザー光のモード不整合によるものであり,現在開発中のモード整合共振器により50%の変換効率を実証できるものと考えている。更なる高出力・高効率・短パルス化を目指して研究を進めている。
更にY_2O_3の屈折率を可視から中赤外域にわたって測定し,セルマイヤー方程式を得ている。またYb^<3+:>Sc_2O_3,Nd^<3+:>YGdO_3などの新しいセラミックスの吸収・発光スペクトル測定,レーザー発振の実験も行っている。
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Research Products
(9 results)
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[Publications] J.Lu, K.Takaichi, T.Uematsu, A.Shirakawa, M.Musha, J.F.Bisson, K.Ueda, H.Yagi, T.Yanagitani, A.A.Kaminskii: "Nd^<3+>:YGdO_3 Ceramic Laser"Laser Physics. 13・7. 940-942 (2003)
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[Publications] 植田憲一, 盧建人,, 高市和則, 八木秀喜, 柳谷高公, アレキサンダー・カミンスキー: "Nd : YAGセラミックレーザーの性能向上と将来の可能性"レーザー研究. 31・7. 465-470 (2003)
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[Publications] J.Lu, J.F.Bisson, K.Takaichi, T.Uematsu, A.Shirakawa, M.Musha, K.Ueda, H.Yagi, T.Yanagitani, A.A.Kaminskii: "Yb^<3+>:Sc_2O_3 ceramic laser"Applied Physics Letters. 83・6. 1101-1103 (2003)
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[Publications] A.Shirakawa, K.Takaichi, H.Yagi, J.F.Bisson, J.Lu, M.Musha, K.Ueda, T.Yanagitani, T.S.Petrov, A.Kaminskii: "Diode-pumped mode-locked Yb^<3+>:\Y_2O_3 ceramic laser"Optics Express. 11・11. 2911-2916 (2003)
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[Publications] J.F.Bisson, Y.Feng, A.Shirakawa, H.Yoneda, H.Yagi, T.Yanagitani, K.Ueda: "Laser Damage Threshold of Ceramic YAG"Jpn.J.Appl.Phys. 42・2-8B. L1025-L1027 (2003)
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[Publications] K.Takaichi, H.Yagi, J.Lu, J-F.Bisson, A.Shirakawa, K.Ueda, T.Yanagitani, A.A.Kaminskii: "Highly efficient Yb^<3+>-doped Y_2O_3 ceramic lasers at 1030 nm and 1075 nm"Applied Physics Letters. (in press). (2004)
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[Publications] V.Senatsky, A.Shirakawa, Y.Sato, J.Hagiwara, J.Lu, K.Ueda, H.Yagi, T.Yanagitani: "Measurements of nonlinear refractive indices in ceramic laser media"Proceedings of SPIE. (in press). (2004)
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[Publications] A.A.Kaminskii, K.Ueda, A.F.Konstantinova, H.Yagi, T.Yanagitani, A.V.Butashin, V.P.Orekhova, J.Lu, K.Takaichi, T.Uematsu, M.Musha, A.Shirakawa: "Lasing and refractive Indices of Nanocrystalline Ceramics of Cubic Yttrium Oxide Y_2O_3 Doped with Nd^<3+> and Yb^<3+> Ions"Crystallography Reports. 48. 1041-1043 (2003)
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[Publications] A.Shirakawa, K.Takaichi, H.Yagi, J.F.Bisson, J.Lu, K.Ueda, T.Yanagitani, A.Kaminskii: "First mode-locked ceramic laser : Femtosecond Ybd^<3+> :Y_2O_3 ceramic laser"Laser Physics. (accepted). (2004)
