フェムト秒ファイバレーザ誘起マイクロプラズマの研究

飞秒光纤激光诱导微等离子体研究

基本信息

批准号：
16040213
负责人：
水波徹
金额：
$ 3.39万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

レーザ誘起プラズマは、微小な領域のみにプラズマを生成できることから、マイクロプラズマの研究に最適と考えられる。特にフェムト秒光パルスを発生するレーザは、高いピークパワーを持っており、レンズで集光すると高い強度の光が微小領域で得られる。従来フェムト秒光パルス光源としてはチタンサファイヤレーザが用いられてきた。しかし励起にアルゴンレーザや高出力の半導体レーザを必要とし大型で高価である。一方、光通信技術の発展に伴い、エルビウムドープファイバ増幅器が開発され、光通信用中継増幅器として盛んに用いられている。エルビウムドープファイバは数十nmの広い増幅波長帯域を持つため、超短パルスの発振器としても適しており、エルビウムドープファイバレーザに受動モード同期を行うと、100フェムト秒(fs)前後の超短パルスの発振をさせることができる。本研究では、エルビウムドープ光ファイバレーザで発生した超短パルス光を変調器により切り出して増幅し、高出力のフェムト秒光パルスを得、これを固体などに照射してマイクロプラズマを生成する。今年度はフェムト秒ファイバレーザシステムの改善を行い、マイクロプラズマ発生を実証することができた。受動モード同期8の字型Erドープファイバレーザにより発生させたフェムト秒光パルスの時間幅は昨年度の127fsから115fsに短縮された。また光変調器の偏光特性を解明し、効率の良い変調法を明らかにした。光変調器により切り出された超短光パルスの増幅をエルビウムドープ光ファイバ増幅器で行った。その出力をアモルファス炭素薄膜に照射し、直径10-15μmのマイクロプラズマの発生が得られた。今後の課題としてマイクロプラズマのより安定な発生、発光分光法などによる測定や、アブレーション過程の観察、フェムト秒パルスの非線形光学効果の検討などが挙げられる。

由于激光诱导的血浆只能在小区域产生血浆，因此被认为对微质量研究是最佳的。特别是，产生飞秒光脉冲的激光器具有较高的峰值功率，并且在用镜头聚焦时，可以在小区域获得高强度的光。通常，钛蓝宝石激光器已被用作飞秒光脉冲光源。但是，它需要氩激光或高功率半导体激光器才能激发，使其大且昂贵。同时，随着光学通信技术的发展，已经开发了Erbium掺杂的纤维放大器，并广泛用作光学通信的重复放大器。 Erbium掺杂的纤维具有几千万nm的宽扩增波长带，使其适合于超短声脉冲的振荡器，当在掺杂的纤维激光器上执行被动模式锁定时，可以将Ultra-Short Pulses在100张（fs）（FS）上进行振荡。在这项研究中，由掺杂的光纤维激光器产生的超短脉冲被调节器切出并放大以获得高功率飞秒的光脉冲，然后将其照射到固体上或类似的固体上产生微斑块。今年，我们能够改善飞秒纤维激光系统并展示微质量产生。被动模式锁定的图形8 ER掺杂的光纤激光器产生的飞秒光脉冲的时间宽度从去年的127F降低到115fs。还阐明了光学调制器的极化特性，并阐明了有效的调制方法。使用ERBIUM掺杂的光纤放大器放大了由光学调节器切出的超短光脉冲。将输出照射到无定形的碳薄膜上，导致直径为10-15μm的微层产生。未来的问题包括更稳定的微层，使用发射光谱的测量，观察消融过程以及对飞秒脉冲的非线性光学效应的检查。