気泡含有ガラス微小球を用いた太陽光励起レーザーの開発

使用含气泡玻璃微球开发太阳能泵浦激光器

• 批准号: 16J10230
• 负责人: 熊谷 傳
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Keio University (2017)Tokyo Institute of Technology (2016)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10230/
• 关键词: 微小光共振器; ガラス; WGM光共振器; レーザー; 電磁界シミュレーション

本年度は，研究遂行のため，受け入れ研究先を 慶應義塾大学 理工学部 電子工学科 田邉研究室へと変更した．それに伴い，研究の主題である「微小光共振器による新規の光源開発」という点は変わらずも，目的等に修正・改善があることを先におことわりする．微小光共振器は，微小領域に長時間閉じ込めることができ，光と物質の相互作用を極限まで高めることができる．パルスレーザの繰り返し周波数は共振器の大きさに依存する．そのため，微小で高繰り返しであるパルスレーザ光源への応用が期待される．本研究では，安定なモードロッキングのためカーボンナノチューブ(CNT)を成長させたシリカトロイド微小光共振器の可飽和吸収特性を明らかにした．シリカトロイド微小光共振器に対して，電子線リソグラフィおよび化学気相蒸着(CVD)法を用いて，CNTの位置および量の選択的な成長を行った．ラマン分光法により，作製したCNTは欠陥が少なく，通信波長帯（~1550 nm）にバンドギャップを有していた．新規に開発した逆伝搬ポンププローブ法により，高い共振器内部強度でも正確なQ値の測定が可能になった．実験結果より，ポンプ光強度および波長によってQ値が上昇していることが確認された．これは，CNTに結合する光強度の上昇によって非線形的に吸収が減少する可飽和吸収特性に由来する．トロイド微小光共振器とCNTを組み合わせることで，ロバストなモード同期が実現できることを示唆している．以上の結果を，論文誌，国際学会および国内学会にて報告しており，国内外問わず多くの反響をいただいている．

今年，为了开展研究，我们将研究地点变更为庆应义塾大学理工学院电子工程系田边实验室。因此，尽管“使用微观光学谐振器开发新光源”的研究主题保持不变，但我们想通知您，物镜将会有所修改和改进。微观光学谐振器可以长时间限制在微观区域内，并且可以最大化光与物质之间的相互作用。脉冲激光的重复频率取决于谐振器的尺寸。因此，有望应用于微小、高重复性的脉冲激光光源。在这项研究中，我们揭示了用碳纳米管（CNT）生长的二氧化硅环形微光学腔的可饱和吸收特性，以实现稳定的锁模。我们使用电子束光刻和化学气相沉积（CVD）在二氧化硅环形微腔中根据位置和数量选择性地生长碳纳米管。拉曼光谱显示，所制造的碳纳米管几乎没有缺陷，并且在通信波长范围（~1550 nm）内具有带隙。新开发的反向传播泵浦探针方法使得即使在内部谐振器强度较高的情况下也可以精确测量 Q 值。实验结果证实Q值随着泵浦光强度和波长的增加而增加。这是由于可饱和吸收特性，随着耦合到 CNT 的光强度增加，吸收会非线性降低。这表明通过结合环形微光学谐振器和碳纳米管可以实现稳健的锁模。上述成果已在期刊、国际会议、国内会议上报道，并得到国内外大量反馈。

项目成果

Politechnico di Bari(イタリア)

巴里理工大学（意大利）

カーボンナノチューブ可飽和吸収特性を付与したトロイド微小光共振器

具有碳纳米管饱和吸收特性的环形微光腔

• 发表时间: 2018
• 作者: Tsutaru Kumagai;Naoya Hirota;Katsuya Sato;Koki Namiki;Atsuhiro Hori;Hideyuki Maki;and Takasumi Tanabe;熊谷 傳，廣田 直弥，佐藤 克哉，並木 洸樹，堀 敦裕，牧 英之，田邉 孝純
• 通讯作者: 熊谷 傳，廣田 直弥，佐藤 克哉，並木 洸樹，堀 敦裕，牧 英之，田邉 孝純

Saturable absorption by carbon nanotubes on silica microtoroids for stable mode locking

二氧化硅微环形管上碳纳米管的饱和吸收，实现稳定锁模

• DOI: 10.1117/12.2291874
• 发表时间: 2018
• 期刊: Proceedings Volume 10518, Laser Resonators, Microresonators, and Beam Control XX
• 作者: Kumagai Tsutaru;Hirota Naoya;Sato Katsuya;Namiki Koki;Hori Atsuhiro;Maki Hideyuki;Tanabe Takasumi
• 通讯作者: Tanabe Takasumi

On-Chip Fabrication of Air-Bubble-Containing Glass Microsphere for Low-Threshold Laser Emission by Localized Laser Heating Technique

通过局部激光加热技术片上制造用于低阈值激光发射的含气泡玻璃微球

• 发表时间: 2017
• 作者: Tetsuo Kishi;Tsutaru Kumagai;Nobuhiro Matsushita;Tetsuji Yano
• 通讯作者: Tetsuji Yano

Saturable absorption by carbon nanotubes on silica microtoroids for stable mode lockin

二氧化硅微环形管上碳纳米管的饱和吸收，实现稳定锁模

• 发表时间: 2018
• 作者: Tsutaru Kumagai;Naoya Hirota;Katsuya Sato;Koki Namiki;Atsuhiro Hori;Hideyuki Maki;and Takasumi Tanabe
• 通讯作者: and Takasumi Tanabe