中赤外域における全固体CW可変波長コヒーレント光源に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550040
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: JAYANTILAL V・N 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (40294904)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 茂 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (00335994)
• Keywords: 固体レーザー / 可変波長レーザー / ファイバー結合励起レーザー / 電気光学 / 非線形光学 / 差周波発生 / PPLN

Research Abstract

中赤外域の2--5μm波長範囲で同調可能なコヒトレント光源が、ガスセンシングや微量ガスのモニタリング、分光分析など様々な分野で用いられている。本研究の目的は、Continuous-wave(CW)半導体レーザー(680nm帯)励起の狭帯域Cr^<3+>:LiSrAlF_6レーザー(850nm)とレーザー発振器内部に擬似位相整合(QPM:Quasi Phase Matching)を利用したPPLN(Periodically poled lithium niobate)結晶を組み合せ、2〜5μm域を連続的にカーバする可変波長光を発生できるシステムを開発する。
本研究を行うにあたり、次のような実験と解析を行いました
1)光ファイバを用いたCr^<3+>:LiSrAlF_6レーザーの同調特性実験と解析
2)Cr^<3+>:LiSrAlF_6レーザーと半導体レーザーをPPLN結晶に混合し、差周波発生の実験
Multi-modeファイバー(コア直径62.5μm)結合半導体レーザー(660nm)励起によるCr^<3+>:LiSrAlF_6レーザーの同調特性について調べた。同調可能な狭幅域光源のためCr^<3+>:LiSrAlF_6レーザーには回折格子とtuningミラーを組み合わせた外部発振器を用いた。98%反射率の出力ミラーを用いることで820nm〜900nmまでの同調範囲が得られた。また、理論解析により同調範囲は780nm〜950nmまで得られることが分かった。実験では得られる同調範囲は、波長に関する出力ミラーの反射特性と発振器と外部発振器のカップリングの影響で決まる。次は、Cr^<3+>:LiSrAlF_6レーザーの同調安定性と再現性を目指し、電気光学プリズム(Lithium Niobateプリズム)を用い電気スイッチングによる新しい同調法を提案した。この方法により、Lithium Niobateプリズムに電界を印加した場合は波長が同調されていることが確認できた。
次は、Cr^<3+>:LiSrAlF_6レーザー(820-9OOnm)と半導体レーザー(1020nm)を組み合わせて、発振器外部に22.2μm周期のPPLN結晶(29mm長さ、0.5mm厚み)による同調可能な差周波発生が確認できた。Cr^<3+>:LiSrAlF_6レーザー発振器内部にPPLN結晶を用いた時損失が大きくなってしまい発振が得られなかった。これによりCr^<3+>:LiSrAlF_6レーザー発振器の設計を改善する必要がある。

Research Products

• [Publications] Nilesh J.Vasa 他2名: "Tuning of spectrally narrowed all-solid-state lasers by an electro-optic modulation technique"Proneedines of the International Symposium on Information Science and Electrical Engineering (ISEE 2003). 86-89 (2003)
• [Publications] Nilesh J.Vasa 他4名: "Tuning of a spectrally narrowed Ti^<3+> : sapphire laser by electro-optic modulation"Proceedings of the 5^<th> Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics. 490-490 (2003)
• [Publications] Nilesh J.Vasa 他4名: "Tuning of a Ti^<3+> : sapphire laser by electro-optic beam deflection method"Applied Optics. 42. 5512-5516 (2003)