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河仲 準二; 山川 考一; 西岡 一*; 植田 憲一*
Optics Letters, 28(21), p.2121 - 2123, 2003/11
被引用回数：86 パーセンタイル：93.68(Optics)原研光量子科学研究センターでは次世代超高ピーク出力レーザーとして半導体レーザー励起によるYb系固体レーザーの開発を行っている。これまで半導体レーザー励起によるフェムト秒発振器の開発に成功し、今回、発振器に続く初段増幅器として再生増幅器の開発を行ったので報告する。発振器からのフェムト秒パルスをファイバーにより1.2nsにまで時間伸張し再生増幅器に注入する。再生増幅用レーザー媒質としてYb:YLF結晶を用い、これまでの基礎研究から得られたデータをもとに、同材料を液体窒素クライオスタットで冷却することにより超短パルスレーザー材料としての特性を劇的に高めた。これにより再生共振器内を12往復した後、30mJの出力が得られた。これは、半導体レーザー励起のフェムト秒レーザーとしては最高出力である。増幅率は10
倍であり初段増幅器としての性能を十二分に達成できた。また、回折格子ペアによるパルス圧縮を試みた結果、12mJ, 800fsの超短パルスを得ることに成功した。したがって、本システムのみで応用研究、例えば、バイオや物質加工,表面処理などの研究を遂行できることを示した。
crystal at low temperature河仲 準二; 山川 考一; 西岡 一*; 植田 憲一*
Optics Express (Internet), 10(10), p.455 - 460, 2002/05
被引用回数：48 パーセンタイル：84.86(Optics)Yb系固体材料は量子効率が大きく、励起吸収波長が高出力半導体レーザーの発振波長帯(900nm帯)にある。加えて、Yb:YLF結晶は幅広い蛍光スペクトルを示すことから同材料を用いれば半導体レーザー直接励起による小型・高効率の超高ピーク出力レーザーの実現が制御できる。しかし、同材料は準3準位系であるため、高いレーザー利得を得るためにはレーザー下準位の再吸収を十分に飽和できる高強度励起が必要であり、現在入手できる半導体レーザーでこれを実現することは難しい。今回、Yb:YLF結晶を低温に冷却することにより結晶内の熱的エネルギー分布を能動的に変化させレーザー下準位の再吸収を劇的に減少させることで、半導体レーザー励起により室温時の10倍大きい21cm
の高利得が得られることを実験により実証した。さらにレーザー利得スペクトル幅も室温時の2倍近い35nm(パルス幅40fs以下に相当)を得ることに成功した。これにより、低温Yb:YLF結晶を用いることで半導体レーザー直接励起による小型・高効率の超高ピーク出力レーザーの高い実現可能性を示した。さらに、同レーザーの実用化によりレーザーエンジニアだけでなく種々の研究者による応用研究、例えば小型X線源や超微細加工等を強力に推進できることを示唆した。
河仲 準二; 山川 考一; 西岡 一*; 植田 憲一*
Proceedings of Conference on Lasers and Electro-Optics / Quantum Electronics and Laser Science Conference (CLEO/QELS 2002), p.CPDC8_1 - CPDC8_3, 2002/00
光量子科学研究センターでは次世代超高ピーク出力レーザーとして半導体レーザー直接励起によるYb系固体レーザーの開発を行っている。これまでYb:YLF結晶を低温に冷却することにより超高ピークレーザーに必要なレーザー特性が格段に改善させることを分光学的に示唆してきた。今回、同材料を実際に液体窒素温度に冷却してチャープパルス再生増幅実験を行い、レーザー特性の向上を実験的に実証した。この結果、半導体レーザー励起による同装置としてはパルスあたりのエネルギーを従来の3桁程度まで増加でき24-mJの世界最高出力を達成した。パルス圧縮後のパルス幅は600~900fsが測定された。これにより発振器と再生増幅器のみで構成される実テーブルサイズの本装置のみで30GW超のピーク出力が得られた。
河仲 準二; 西岡 一*; 井上 典洋*; 植田 憲一*
Applied Optics, 40(21), p.3542 - 3546, 2001/07
被引用回数：55 パーセンタイル：89.06(Optics)Yb系固体材料は半導体レーザー(LD)直接励起が可能な高出力レーザー材料として注目されている。中でもYb:YLFは幅広い蛍光スペクトルを有することから超短パルスの発生・増幅が可能なため、次世代LD励起超高ピーク出力レーザー用レーザー媒質の有力な1つである。本論文では、LD励起によるYb:YLFレーザーの室温発振に初めて成功した。得られた25nmにわたる広帯域の波長可変幅から最短で40fsの超短パルスの発生・増幅が可能であることがわかった。また、50%にのぼる高いスロープ効率が得られたことから、今後LDの高輝度化が進み100kW/cm
を超える高強度励起が可能になれば高いエネルギー変換効率が得られることを明らかにした。さらに、Yb:YLFの低温分光を行った結果、Yb:YLFを70K以下に低温冷却することにより38nmにわたる幅広いレーザー利得や高効率が現状のLD励起強度においても得られることを明らかにした。
河仲 準二; 西岡 一*; 井上 典洋*; 久保田 能徳*; 植田 憲一*
XIII International Symposium on Gas Flow and Chemical Lasers and High-Power Laser Conference (Proceedings of SPIE Vol.4184) (CD-ROM), 4 Pages, 2000/09
チャープパルス増幅の発明以来、幅広い発光スペクトルを有するチタンサファイア結晶を用いて超短パルス・超高ピーク強度レーザーの開発が盛んに行われ、これらを利用した応用研究が活発化してきている。これに伴い小型・安易操作性の観点から半導体レーザーの直接励起による全固体超高ピーク強度レーザー実現が強く望まれている。Yb:YLFとYb:glassは幅広い発光スペクトルを有し、吸収波長が高出力半導体レーザーの発振波長と一致することから、次世代の超高ピーク強度レーザー材料として注目されている。しかし、高効率・広利得幅を得るためにはレーザー下準位の再吸収を十分に飽和できる高強度励起が必要であり、現在の半導体レーザーの集光強度では難しいことがこれまで実験で示された。今回、Yb:YLF及びYb;glassの低温における吸収・発光スペクトルを観測した。その結果、室温時と低温時において断面積及びスペクトル形状に大きな差異が生じ、Yb:YLF及びYb:glassを低温に冷却することにより半導体レーザーを励起光源とした場合にも高効率・高利得幅が得られる可能性が高いことを示した。
北谷 文人; 植田 憲一*
PNC TJ8627 92-001, 257 Pages, 1992/03
自由電子レーザー(FEL)用高品質光学素子の調査および検査法に関する研究は、以下のような点に中心をおいて実施された。結果を簡単に列挙する。1)周波数安定化レーザーを開発し、超高反射率、超低損失光学素子の特性を測定した。FMサイドバンド法を応用し、ファブリ・ペロー共振器の共振特性から、反射率、透過率、吸収、散乱損失を見積もることができた。2)米国の研究者と共同研究することで、99.99%の反射率をもつミラーを作成し、実際に共振器フィネスが25,000であることを確認した。透過スペクトルは30kHzと測定され、これまでわが国で作成されたファブリ・ペロー共振器としてもっとも狭帯域であった。3)光音響法の改良に続いて、光伝導電流によるレーザーの吸収、損傷機構の解明を進め、アバランシェ電子増倍過程の時間発展過程を世界ではじめて観測した。4)FEL用電子加速器の応用として、イオンエキシマ、アルカリ2原子分子3重項エキシマを研究推進し、真空紫外エキシマ発光、可視光誘導放出過程を観測した。5)第2回FEL研究会を電通大で開催し、国内の研究状況を把握した。6)わが国のコーティングメーカーと協力し、99.985%の反射率をもつミラーを製作し、その特性を解析した。7)FEL用光学素子を含む高性能光字薄膜の開発のために、電通大レーザー極限技術研究センターを事務局とした「高性能光学薄膜研究サークル」を発足させた。現在までに70名を越す大学、研究所、民間の光学研究者が登録され、活動を開始した。
飯田 國廣*; 柴田 勝之; 植田 脩三; 小林 英男*; 樋口 洵*; 高允 宝*; 片田 康行*; 深倉 寿一*; 笠井 憲一*; 仲尾 元六*; et al.
JAERI-M 91-224, 88 Pages, 1992/01
本報告書は、原研が構造機器の疲労寿命評価に関連した委託研究および構造材料の経年変化に関連した委託研究において取得した成果のうち、原子力材料の低サイクル疲労試験結果をデータ集として取りまとめたものである。掲載したデータは、原研が委託調査により開発した疲労データベースFADALを検索して、表形式および
-Nf線図として記載した。
北谷 文人; 植田 憲一*
PNC TJ8627 91-001, 376 Pages, 1991/03
自由電子レーザー(FEL)用の光共振器の特質を考慮した高耐力ミラーを開発するための基礎的研究として、レーザー用光学素子の品質測定法の開発とその応用を本研究の目的とした。また、FELの開発状況を調査するとともに、新しいFELの応用分野を提案した。代表的な成果を以下に挙げる。1)光音響法により、光学薄膜内部の多光子吸収、レーザー損傷を高感度に計測した。2)波長掃引2次元反射率分布計測法を開発し、光学薄膜の膜厚不均一性の測定感度を飛躍的に高めた。3)電子ビーム励起イオンエキシマの理論、実験的な研究を推進し、真空紫外のエキシマ発光を観測した。4)海外のFEL研究動向を調査した。5)FEL研究会を電通大で開催し、国内の研究状況を把握した。
