リアルタイムレーザーモニター用高繰り返し波長可変固体レーザーの発振特性の研究

Characteristics of high repetition rate wavelength tunable solid state laser for real time laser monitoring system

丸山 庸一郎; 加藤 政明

Maruyama, Yoichiro; Kato, Masaaki

大気中の微量有害物質を遠隔からリアルタイムで測定するための波長可変光源としては色素レーザーが使われている。しかし、色素レーザーは、構造が複雑で取り扱いが難しく、実用的なリアルタイム計測用光源とはなり得ない。このため、1個の結晶で広い波長域においてレーザー発振が可能な光パラメトリック発振器(OPO)を実用化光源として選定し、その高繰り返し化,高エネルギー化を目指して研究を行った。実験では、高繰り返し化の第一段階としてOPOに-Barium Borate(BBO)結晶を用い、これをNd:YAGレーザーの第二高調波でポンピングし、繰り返し数0.5kHzにおける発振特性,波長変換特性を測定した。この結果、OPO発振閾値でのポンプ光ピーク強度は、約16MW/cmであった。OPOの最大平均出力としては、5.4Wを45%のエネルギー変換効率で達成した。また、ポンプ光の平均パワーを14Wまで増加させた場合のOPO出力は、依然増大傾向を示し、熱的な悪影響は観測されなかった。

As a tunable laser source for the study of real time LIDAR techique to detect some trace impurities in atmosphere, a dye laser has been employed. As a dye laser is difficult to handle, it is considered that the dye laser may not be used as a practical light source. A tunable solid stat laser composed of an optical parametricc oscillaotr (OPO) which has a wider wavelength range is one of the promising tunable light sources, however, there is no OPO with high repetition rate and large pulse energy. Therefore high repetition rate lasing characteristics of OPO are studied. In this experiment, -Barium Borate (BBO) crystal is utilized as a gain meduim of OPO and pumped by the second harmonic of Nd:YAG laser with the pulse repetition rate of 0.5 kHz. The threshold pumping peak power for BBO-OPO is around 16 MW/cm. Maximum OPO average output power of around 5.4 W is obtained with the power conversion efficiency of around 45%. The averege output power of OPO is increasing with the pumping power and undesirable thermal effects are not observed.