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Diode-pumped 1.2 ps mode-locked Nd$$^{3+}$$-doped mixed scandium garnets ceramic laser

ダイオード励起,1.2ps,モードロックNd添加混合スカンジウム・ガーネットセラミックレーザー

小菅 淳; 岡田 大; 桐山 博光; 永島 圭介; 柳谷 高公*; 八木 秀喜*; 明珍 憲幸*

Kosuge, Atsushi; Okada, Hajime; Kiriyama, Hiromitsu; Nagashima, Keisuke; Yanagitani, Takagimi*; Yagi, Hideki*; Meichin, Noriyuki*

世の中で用いられている高強度パルスレーザーの一つとしてNd添加系レーザーがあるが、残念ながらパルス幅はフェムト秒領域まで短くならない。最近、新しいセラミックレーザー媒質である、Nd添加混合スカンジウムガーネット(Nd$$^{3+}$$:(GSAG$$_{0.67}$$:YSGG $$_{0.33}$$))の開発が行われた。このNd$$^{3+}$$:(GSAG$$_{0.67}$$:YSGG $$_{0.33}$$)は、広いスペクトル幅(5nm)を持ち、Ndガラス系媒質と比較して4倍高い熱伝導率を持つ。そして、透明なレーザー媒質となりうる高品質のセラミックスは、媒質の大きさに関して優れた拡張性を持ち、さらに単結晶と比較して優れた破壊靱性を持つので、高出力レーザー開発に関して大きな可能性を持っている。この発表で、われわれは初めてレーザーダイオード励起モードロックNd添加混合スカンジウムガーネットセラミックレーザーの実証に成功した。今後、共振器のデザインを最適化することによりカーレンズモードロックを用いたフェムト秒パルス発生を目指し、さらにこのセラミック媒質を増幅媒質として用いて高平均出力レーザー開発を目指す。

One of the common high power pulsed lasers are based on a Nd-doped laser, but the pulses are not short of femtosecond region. Recently, the development of a new ceramic laser medium has been reported. The Nd$$^{3+}$$: (GSAG$$_{0.67}$$: YSGG $$_{0.33}$$) has a significantly broader spectral bandwidth (5 nm) and four times higher thermal conductivity than Nd-doped glass materials. And the ceramic materials have a potential for a high power laser system because they have a size scalability and stronger fracture toughness than single crystal. In this presentation, we successfully demonstrated for the first time a diode-pumped mode-locked Nd$$^{3+}$$: (GSAG$$_{0.67}$$: YSGG $$_{0.33}$$) ceramic laser. We believe that further optimizing the resonator design enable generation of femtosecond pulses by using Kerr-lens mode locking and this ceramic material has a potential as amplified laser medium for diode-pumped subpicosecond systems at high repetition rates.

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