光取り出し効率の向上による光励起型短波長遠赤外レーザーの高性能化

通过提高光提取效率来提高光泵浦短波长远红外激光器的性能

基本信息

批准号：
21K04932
负责人：
中山和也
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04932/
关键词：
遠赤外レーザー炭酸ガスレーザーレーザー出力鏡

项目摘要

核融合プラズマ研究の分野では、プラズマ中の電子密度や磁場分布を計測するために、素粒子物理学の実験分野では、ニュートリノ崩壊光子検出器の開発のために、波長50 μm帯（周波数6 THz帯）の短波長遠赤外レーザーが強く求められている。しかし、この波長帯域で高出力かつシングルモード発振可能な遠赤外レーザーは未だ実現できていない。そこで本研究では、(1)アウトプットカップラー（レーザー出力鏡）の光取り出し効率の向上による高出力化と(2)レーザー管の細径化によるシングルモード化を並行して進める。波長50 μm帯の遠赤外レーザーに対する高効率の光取り出し技術および横モードの制御技術を確立し、高性能の短波長遠赤外レーザーを実現する。本研究により得られる結果は、遠赤外レーザー光を必要とする多くの研究者にとって重要であり、各分野の学術研究の向上に大いに役立つものである。本研究では、光励起の導波管型遠赤外レーザー装置を用いて、CO2レーザー励起で発振する波長48 μm、57 μmのCH3ODレーザーの高出力化とシングルモード化を試みる。アウトプットカップラーの最適化による出力増加の効果、レーザー管の細径化による高次横モードの抑制を明らかにするために、(1)薄膜の光学定数測定、(2)アウトプットカップラーの設計・製作、(3)レーザー管の設計・製作、(4)レーザー発振特性の測定、(5)ビーム品質の測定を行う。当該年度は、アウトプットカップラーの多層膜材料であるゲルマニウム、ヨウ化セシウム、硫化亜鉛の単層薄膜を製作し、光学定数を測定した。その結果を用いて、新たにアウトプットカップラーの設計・製作を行った。

在聚变等离子体研究领域，为了测量等离子体中的电子密度和磁场分布，在粒子物理实验领域，为了研制中微子衰变光子探测器，波长带50μm（频率6THz））的使用对短波长远红外激光器有强烈的需求）。然而，在该波长带内能够高输出、单模振荡的远红外激光器尚未实现。因此，在本研究中，我们将同时进行（1）通过提高输出耦合器（激光输出镜）的光提取效率来增加输出和（2）通过减小激光管直径来创建单模。建立50μm波段远红外激光器高效光提取技术和横模控制技术，实现高性能短波长远红外激光器。这项研究获得的结果对于许多需要远红外激光的研究人员来说很重要，并将极大地有助于提高各个领域的学术研究。在本研究中，我们将使用光泵浦波导远红外激光装置来尝试提高由CO2激光激发振荡的波长为48μm和57μm的CH3OD激光器的输出功率和单模。为了明确通过优化输出耦合器来提高输出功率以及通过减小激光管直径来抑制高阶横模的效果，我们进行了（1）薄膜光学常数的测量，（2）设计(3)激光管的设计和制造，(4)激光振荡特性的测量，(5)光束质量的测量。本年度，我们制作了作为输出耦合器的多层材料的锗、碘化铯和硫化锌的单层薄膜，并测量了光学常数。根据研究结果，我们设计并制造了一种新的输出耦合器。