Development of Ho:LuLiF laser pumped by Tm:fiber laser

Tm:光纤激光器泵浦Ho:LuLiF激光器的研制

基本信息

批准号：
22K04978
负责人：
青木誠
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute of Information and Communications Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

当初の研究計画に従い、Hoレーザ用のレーザ動作シミュレータの開発とそれを用いたHoレーザの動作シミュレーションを実施した。また、Ho:LLF結晶の調達は、時間がかかることが想定されたため、シミュレータの開発と並行して既存のHo:YLFを用いてレーザ発振実験を行いシミュレータの検証及び高度化を進めた。端面励起用のTmファイバーレーザは、最大パワー100W（CW、ランダム偏光）の製品を2台用いることとして、それをHoレーザ発振器とHoレーザ増幅器の励起に1台ずつ用いる構成とした。レーザ共振器は、将来的にコヒーレントドップラーライダーの光送信機として使用することを念頭に、空間的ホールバーニングの抑制と長いパルス幅を実現するために共振器長3.0mのリング共振器を採用した。a軸カットのHo:YLFレーザロッド（Hoドープ率5%、長さ40mm）を用いたレーザ発振実験では、33mJ・600HzのQスイッチレーザ出力が得られた。この結果はシミュレーションの結果とよく一致しており、開発したHoレーザ用のレーザ動作シミュレータの妥当性が確認できた。また、100Wの端面励起を行う場合、レーザロッドからの排熱が非常に重要な問題となる。加えて、シミュレーションによって、既存のレーザロッドより長い結晶を使った方が励起光の吸収効率が高まり、レーザ出力を向上させることができることが明らかになった。そのため、高排熱効率かつ自由度が高い伝導冷却型のレーザ励起モジュールの検討及び試作を行った。新規励起モジュールには、小型化と自由度の高さ（バネ特性の可変性）の観点から皿ばねを用いたレーザロッド保持機構を採用した。現在では、調達したHo:LLF結晶を新規励起モジュールに組み込んだレーザヘッド開発に着手している。

根据最初的研究计划，我们开发了Ho激光器的激光运行模拟器，并用它来模拟Ho激光器的运行。此外，由于假设采购Ho:LLF晶体需要时间，因此在开发模拟器的同时，我们使用现有的Ho:YLF进行了激光振荡实验，以验证和改进模拟器。采用两台最大功率100W（CW，随机偏振）的Tm光纤激光器进行端面泵浦，各一台用于泵浦Ho激光振荡器和Ho激光放大器。对于激光谐振腔，我们采用了谐振腔长度为3.0 m的环形谐振腔，以抑制空间烧孔并实现长脉冲宽度，目标是将来将其用作相干多普勒激光雷达的光发射机。使用a轴切割Ho:YLF激光棒（Ho掺杂率5%，长度40 mm）进行激光振荡实验，获得了33 mJ和600 Hz的调Q激光输出。该结果与仿真结果吻合良好，证实了所开发的Ho激光器激光操作模拟器的有效性。此外，当进行100W端面激励时，激光棒的废热成为一个非常重要的问题。此外，模拟显示，使用比现有激光棒更长的晶体可以增加激发光的吸收效率，提高激光输出。因此，我们研究并原型设计了一种具有高排热效率和高自由度的传导冷却激光激发模块。对于新的激励模块，从小型化和高自由度（弹簧特性的可变性）的角度来看，我们采用了使用碟形弹簧的激光棒保持机构。目前，我们正在开始开发一种激光头，将采购的 Ho:LLF 晶体整合到新的激发模块中。