薄型活性物質を用いた固体レーザーの高出力化に関する研究

利用薄活性材料提高固体激光器功率的研究

基本信息

批准号：
04234208
负责人：
佐々木孝友
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

重力波検出にはスペクトル精度がmHzでしかも出力がkWに及ぶ連続発振のレーザー光が必要となる。半導体レーザー励起方法の固体レーザーでは熱発生も少なくスペクトル特性の良い出力kWの光を得ることができる可能性があり、しかも長寿命である。二次元アレー構造を有する半導体レーザーは面型発光源として上記固体レーザー励起用として、極めて好都合である。今年度は面発光型半導体レーザーを光源とした薄型活性媒質を用いたアクティブミラー型多段固体レーザによるkW級レーザーを最終的に建設することを念頭においた、小型アクティブミラー型レーザー型製作しその利得、出力、その他のレーザーパラメーターを測定し、kW級のレーザー建設のための基礎データーを得ることを目的とした。この結果以下の成果が得られた。(1)kW級レーザーシステムの設計連続発振時における最大のパワーを規制する要因である耐レーザー損傷しきい値を100GW/cm^2と仮定した結果、必要レーザービーム断面積は10cm^2となった。従って直径200mmφのアクティブミラー10台を用いた単一モード発振、出力1kWレーザー装置の設計を行った。(2)小型アクティブミラー型レーザの製作大面積の二次元半導体レーザーは現在の所極めて高値であり、また納期も長時間を要するため、ここでは入手可能な発光面積100mmxl.5mm,連続出力20Wのものを用い実際のアクティブミラー型レーザーの一部を模擬する方法をとった。レーザー寸法は12mmx5mmの長方形で、厚み1mmとした。レーザー媒質には、YAG,YVO_4,CNGGを用いた効率、熱発生について比較検討の結果、レーザー材料としては熱伝導性の最も良好なYAGが最適であることがわかった。

引力波探测需要光谱精度为 mHz 且功率高达 kW 的连续波激光。采用半导体激光泵浦方式的固体激光器产生的热量较少，有潜力产生具有良好光谱特性的千瓦级输出的光，并且具有较长的寿命。具有二维阵列结构的半导体激光器作为用于激发固体激光器的面发光源是极其便利的。本财年，我们将制造小型主动镜激光器模型，目标是最终使用薄主动介质、表面发射半导体激光器作为光源的主动镜多级固体激光器构建kW级激光器。目的是测量、功率和其他激光参数，以获得构建千瓦级激光器的基础数据。结果，获得了以下结果。 (1) kW级激光系统的设计假设激光损伤阈值是调节连续振荡时最大功率的因素，为100 GW/cm^2，则所需的激光束截面积为10 cm^ 2. 塔。因此，我们设计了一个单模振荡、1kW激光装置，使用10个直径为200mmφ的主动镜。 (2)小型主动镜式激光器的生产目前大面积二维半导体激光器非常昂贵，并且需要很长时间才能交付。我们采用了模拟部分实际主动镜式激光器的方法。激光尺寸为12mm×5mm的矩形，厚度为1mm。通过对YAG、YVO_4和CNGG作为激光介质的效率和发热的比较研究，发现YAG具有最好的导热性，是最合适的激光材料。