ナノ磁性フォトニック結晶を用いた高出力マイクロチップレーザ用Qスイッチの開発

利用纳米磁性光子晶体开发高功率微片激光器Q开关

• 批准号: 09J07394
• 负责人: 後藤 太一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07394/
• 关键词: 磁気光学効果; デュアルキャビティ; 直接接着法; マイクロチップレーザ; Qスイッチ; 表面粗さ; 磁性ガーネット; ナノ磁性フォトニック結晶; 磁性フォトニック結晶; 共振器レーザー; デュアルキャビティー構造; Nd:GdVO4結晶; マトリクスアプローチ法; 近赤外波長; 磁気光学効果; デュアルキャビティ; 直接接着法; マイクロチップレーザ; Qスイッチ; 表面粗さ; 磁性ガーネット; ナノ磁性フォトニック結晶; 磁性フォトニック結晶; 共振器レーザー; デュアルキャビティー構造; Nd:GdVO4結晶; マトリクスアプローチ法; 近赤外波長

磁性ガーネット膜を誘電体ミラーで挟んだ構造をもつ,ナノ磁性フォトニック結晶は,可視光領域で,高い透過率と大きな磁気光学効果をもつ.さらに,先の研究より,質量を持たないスピンを制御し,偏光角を制御することが可能なことから,数十ナノ秒の高速光スイッチが実験的に示された.これら,ナノ磁性フォトニック結晶の特徴は,手のひらサイズのマイクロチップQスイッチレーザ内で重要な役割を果たすQスイッチとして利点が多いと考え応用研究を行っている.昨年度までの理論的,及び実験的な研究で高い性能をもつことが明らかになった誘電体ミラー内に2つの欠陥層をもつ光学媒体(デュアルキャビティー構造)の形成を行った.昨年度,デュアルキャビティ構造の形成を,直接接着法を用いて行うことを検討したが,目的の値にまで達しなかった.本年度は,形成方法の改善を試みた.まず,具体的な特性劣化の原因を突き止めた.1)膜表面の粗さ,2)膜厚分布,3)膜の歪み,が原因と分かった.磁性ガーネット膜の結晶化に必要な熱処理温度を700度程度まで抑えることで,膜表面の粗さを改善した.膜厚分布は,成膜時の基板とターゲット間隔を広げることで解決した.膜の歪みは,基板の成膜面とは逆側に歪みを相殺する層を形成することで解決した.これらの解決法を用いてデュアルキャビティ膜を直接接着法によって形成した.この結果,全てスパッタ法で形成した試料と比べて,透過率は約3倍,磁気光学効果の大きさは約4倍まで増大することに成功した.マトリクスアプローチ法を用いた,試料の光学解析を行ったところ,試料に垂直入射した光は殆ど均等に2つの欠陥層に強く局在し,建設的な位相干渉を生じさせた結果,磁気光学効果が増大したことが分かった.一方,このナノ磁性フォトニック結晶を含んだ,Qスイッチレーザ光学系を構築した結果,磁気光学効果の大きさに応じた,レーザ発振の制御が確認できた.これらの結果から,ナノ磁性フォトニック結晶を用いて小型化された磁気光学効果駆動型のマイクロチップQスイッチレーザの開発が強く期待される.

在介电后视镜之间夹着磁石榴膜的纳米磁光子晶体在可见光区域具有较高的透射率和巨大的磁光效应。此外，从以前的研究中，已经在实验中显示了几十纳米秒的高速光学开关，因为它们可以控制没有质量的旋转并控制极化角。这些纳米磁光子晶体的特征是许多优势，是Q开关在棕榈大小的微芯片Q-Switch激光器中起重要作用，并且正在进行应用研究。去年，我们进行了申请研究。在介电镜中形成了具有两个有缺陷层的光学介质（双腔结构），通过理论和实验研究，它已显示出具有高性能。去年，我们使用直接粘附方法研究了双腔结构的形成，但它没有达到所需的值。今年，我们试图改善编队方法。首先，我们发现确定了性质恶化的特定原因。1）膜表面粗糙度，2）膜厚度分布，3）膜失真。原因是由以下确定的：通过将热处理温度抑制至约700度，可以改善膜表面的粗糙度。通过在膜形成过程中扩大底物和目标之间的距离来解决膜厚度分布。通过形成层来消除基材膜形成表面的另一侧的应变来解决膜应变。使用这些溶液，通过直接粘附方法形成双腔膜。结果，与溅射形成的样品相比，透射率约为三倍，磁光效应的大小增加了四倍。使用矩阵方法的样品。のです。英语：样品光束的光学分析表明，垂直于两个缺陷层的光几乎均匀地均匀地局部均匀地定位，从而导致建设性相的干扰，并且磁光效应增加了。另一方面，构建了包含该纳米磁光子晶体的Q开关激光系统，并根据磁光效应的大小确认激光振荡控制。从这些结果来看，备受期待的是，使用纳米磁光子晶体可以改善具有微型磁光光学效应的磁光Q开关激光器的发展。