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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; 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。
