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論文

Scaling dependence of a low temperature operated copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 39(9A), p.5118 - 5123, 2000/09

 被引用回数:2 パーセンタイル:86.75(Physics, Applied)

HyBrID型低温銅蒸気レーザーのレーザー管口径(40,60,80mm$$phi$$)のスケーリング則に関する発振特性試験を行った。最高90Wのレーザー出力が口径40,60mm$$phi$$、長さ120cmのレーザー管より得られた。管口径の違いによりレーザー発振特性が大きく変化することがわかった。また小口径ほど高出力レーザー光を効率よく発生させるのに優位性を持つことがわかった。さらにレーザー管温度がレーザー発振特性に重要であることがわかり、350$$^{circ}$$C~400$$^{circ}$$Cが最適な温度であった。大口径の80mm$$phi$$では、レーザー出力がレーザー光断面の60mm$$phi$$以内に約80%集中することが観測された。

論文

Efficient discharge pumping of a copper vapor laser using a cylindrical grid electrode

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Review of Scientific Instruments, 71(6), p.2288 - 2291, 2000/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:72.51(Instruments & Instrumentation)

原子法レーザー濃縮に使用される縦放電励起銅蒸気レーザーのグリッド電極の効果について研究を行った。グリッド電極は、予備電離による主放電の制御と陰極から放出される電子の制御に使用された。その結果、放電特性を改善させることによりレーザー出力を向上させることができた。予備電離では出力を16から21Wに増加させた。またグリッド電極に静電圧をバイアスすることにより出力を6%程度増加させることができた。

論文

Influence of Cs and Ag metal vapor on output characteristics of a HyBrID copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Applied Physics Letters, 76(21), p.2979 - 2981, 2000/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:57.12(Physics, Applied)

原子法レーザー濃縮に使用される銅蒸気レーザーのHyBrID型に関するAg,Cs蒸気原子の添加物の効果について調査を行った。その結果、Cs蒸気をレーザー管中に添加すると出力は20%程度増加した。さらにAgの場合、30%の出力増加を観測した。このとき、高いレーザー発振繰り返し数のところで出力が増加した。これは、Ag原子がレーザー発振後準安定状態にある銅原子とBr負イオンが再結合を引き起こす際にエネルギーアクセプターとして役割を果たすからであると考えられる。

論文

Comparative study of gas composition in a low temperature operated copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Optics Communications, 177(1-6), p.355 - 361, 2000/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:72.39

低温型銅蒸気レーザーのガス組成、ハロゲンガス(HBr,HI)とバッファーガス(He,Ne,Ar)の組み合わせに関する特性試験を行った。同じ試験条件で発振試験を行った結果、銅蒸気レーザーのレーザー出力、パラメータ依存性はガス組成に大きく影響を受けることがわかった。80Wの出力がハロゲンガスHBr,HIとNeガスの組み合わせにおいて得られた。Heガスでは、その半分の出力が得られた。Arガスではレーザー発振が得られなかった。レーザー発振繰り返し数17kHz以上では、HIとNeの組み合わせがHBrとNeの組み合わせよりも高出力を発生させるのに適していることがわかった。この違いは、レーザー管中で生成されるハロゲン化銅CuIとCuBrの蒸気圧の差によるものと考えられる。

論文

Growth of dendrites in a large bore HyBrID copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Optics & Laser Technology, 32(2), p.101 - 105, 2000/03

大口径(80mm$$phi$$)のHyBrID型銅蒸気レーザー中において銅金属樹状突起物の顕著な成長が観測された。その突起物は、堆積沈殿物と言われる特殊な形状を示していた。突起物の成長速度は、縦、横方向に最高で1時間あたり0.25mmに達した。またレーザー通算運転時間150時間で最高25mmの長さに成長した。この突起物によるレーザー光の散乱によりレーザー出力は、75%にまで減少した。この突起物の成長過程、条件等について報告する。

論文

Experimental study on self-injection locking oscillator on copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Review of Scientific Instruments, 70(11), p.4174 - 4177, 1999/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:79.05(Instruments & Instrumentation)

銅蒸気レーザーは、原子法レーザー同位体分離及びレーザー加工等に使用することが考えられている。このレーザーは、発振繰り返し数が数kHzと高く、パルス幅も約100ns以下と短い。このためレーザーパルスが共振器内を往復する回数が少ないためにレーザーパルスのビーム拡がりが大きく、レーザーパルスを集光して利用する場合にその効率が悪くなる。これを解決するために通常注入同期方式と呼ばれる2つのレーザー装置を使用する方法を用いている。この方式では、ひとつのレーザーパルスを片方のレーザー共振器内にレーザーパルスが形成される前に入射してレーザーパルスのビーム拡がりを小さくするものである。この方式を改良して、1つのレーザー装置で二重放電を行って初期のレーザーパルスを発生し注入同期方式を実現することができた。その結果、従来の方式と同様のビーム拡がりを得ることができた。

論文

Effect of gas convection driven by cross-field discharge in a copper vapor laser

大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Optics & Laser Technology, 31(7), p.505 - 509, 1999/10

パルス縦放電型銅蒸気レーザーに内部ガス循環を適用した。レーザー管内のガス循環は、J$$times$$Bのローレンツ力により引き起こされる。これにより、放電によって高温に熱せられたレーザー媒質を管内で循環させ出力を上昇させることができた。磁場強度150ガウス程度で23%のレーザー出力の増加が観測された。この結果は、ガス循環によるレーザー媒質中の準安定状態にある多量の銅原子の失活を促進させた効果によるものであることがわかった。

論文

Characteristics of a dye laser amplifier transversely pumped by copper vapor lasers with a two-dimensional calculation model

杉山 僚; 中山 剛*; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

Applied Optics, 36(24), p.5849 - 5854, 1997/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:76.22(Optics)

これまでの定常状態1次元レート方程式による色素レーザー増幅器のゲイン評価では、ゲイン領域が拡大するにつれて実験値との差が大きくなる。この原因として、励起光進行方向における励起光の吸収を無視していることが考えられる。そこで当報告書では、この吸収変化を考慮した2次元レート方程式を作成し、得られる結果について検討を行った。R6G有機色素溶液をレーザー媒体に用いた実験結果と比較したところ、1次元レート方程式で生じる過大値を良く是正することがわかった。更に定常状態1次元レート方程式では得られないゲインの溶液濃度依存性についても実験値を反映する結果が得られた。これらのことから、今回作成した2次元レート方程式は、R6Gにおいて各波長での最適濃度を設定する上でも有意義な計算方法であることが明らかとなった。

報告書

非線形光学結晶による銅蒸気レーザーの和周波及び第2高調波発生

杉山 僚; 大図 章; 加藤 政明; 丸山 庸一郎

JAERI-Research 96-050, 21 Pages, 1996/10

JAERI-Research-96-050.pdf:0.63MB

銅蒸気レーザー(CVL)は、6.5kHzと高い発振繰返し数で、511及び578nmの光を発生させることが可能である。これらのレーザー光を非線形光学結晶に入射させ、255及び271nmの紫外光を発生させる実験を行った。結晶の非線形効果を誘発させるためには、入射レーザー光のパワー密度を高める必要がある。従って、低ピークパワーのCVL光を入射させる場合には、レンズ等の光学素子により集光しなければならない。今回の実験では、異なる焦点距離の単レンズにより入射光の集光状態を変化させ、結晶の位相整合許容角度の広がり及び波長変換光のビームパターン変化等について測定を行った。更に、ビーム拡がり角を低減させるために、注入同期発振システムをCVL光の発生に用いて、初めて第2高調波発生を行い、11.2%の波長変換効率を得た。

論文

Characteristics of a pressure-tuned single-mode dye laser oscillator pumped by a copper

杉山 僚; 中山 剛; 加藤 政明; 丸山 庸一郎; 有澤 孝

Opt. Eng., 35(4), p.1093 - 1097, 1996/04

 被引用回数:17 パーセンタイル:32.18(Optics)

銅蒸気レーザー励起色素レーザー発振器において、圧力掃引法をベースにした周波数制御を初めて実証した。圧力容器内に配置されたヘンシュ型色素レーザー共振器から発振するレーザー光の周波数は、容器内の空気屈折率を一定に保つことで100MHz/時間の範囲に安定化される。更に、この空気屈折率を圧力によって変化させるとともに、共振器長及び波長選択素子の設定角度について補正を行うことにより、29GHzの周波数幅にわたる掃引を可能にした。周波数掃引スピードは、2.5GHz/分の速さまで可変である。従来用いられてきた機械掃引法と比較して、この方法は、簡潔な方法であり、有効性が見込まれる。

論文

Effects of excited-state absorption and amplified spontaneous emission in a high-average-power dye laser amplifier pumped by copper vapor lasers

丸山 庸一郎; 加藤 政明; 有澤 孝

Opt. Eng., 35(4), p.1084 - 1087, 1996/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:45.31(Optics)

利得長20mmの色素レーザー増幅器の増幅特性を測定し、その結果を励起状態分子による吸収(ESA)及び自然放出(ASE)を考慮したレート方程式によって解析した。実験によって色素レーザー増幅器のエネルギー効率として約48%が得られた。解析の結果、エネルギー損失の主な要因はASEとESAであり、前者は低入力領域で、また後者は高入力領域で支配的であることが分かった。ローダミン6G色素のピーク波長において出力はESAによって約10%低下することが明らかになった。

論文

Copper vapor laser pumped single-mode grazing incidence dye laser using dye jet

丸山 庸一郎; 加藤 政明; 有澤 孝

Japanese Journal of Applied Physics, 30(4B), p.L748 - L750, 1991/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:60.49(Physics, Applied)

グレージングインシデンス型の色素レーザーは、回折格子を唯一の波長選択素子として使用するため、共振器長が短くでき、この結果、縦モード間隔が広がり、容易に単一縦モード発振が達成できる。中でもリットマン型の色素レーザーは単一縦モードで広い波長域を掃引できる特長を有するが、色素溶液を細いセル中を長すため100Hz以上の繰り返し数で発振させることができない。このため、色素セルの替わりにジェトを用いた共振器を試作し、銅蒸気レーザーによるポンピングを行った。この結果、色素レーザーは、周波数幅約1GHzの単一縦モードで発振することがわかった。

論文

A Narrow linewidth dye laser with double-prism beam expander

丸山 庸一郎; 加藤 政明; 杉山 僚; 有澤 孝

Opt. Commun., 81(1-2), p.67 - 70, 1991/02

 被引用回数:30 パーセンタイル:18.11(Optics)

銅蒸気レーザーでポンピングされる2プリズムビーム拡大器を備えた周波数安定化単一縦モード色素レーザー発振器を試作した。レーザー発振器で発生するレーザー光の周波数幅は、色素溶液のレイノルズ数、出力ミラー反射率、ポンプレーザーパルス時間幅に依存する。レイノルズ数が層流から遷移流領域では周波数は安定した単一モードであるか、乱流領域では大きな周波数ジッターが現れる。出力ミラーに関しては、反射率が高いほど共振器内往復回数が増すため周波数幅は狭くなる。

論文

原子法ウラン濃縮用レーザー

丸山 庸一郎; 有澤 孝

レーザー研究, 14(6), p.429 - 441, 1986/00

原子法レーザーウラン濃縮では、銅蒸気レーザーと、この銅蒸気レーザーによってポンピングされる色素レーザーより構成されるレーザーシステムが最も有望であると考えられ各国で研究開発が進められている。銅蒸気レーザーは銅原子を電子衝突により励起し、この励起原子が$$^{2}$$O状態に遷移する際に光を発することを利用した高繰り返し、高平均出力の可視レーザーである。色素レーザーは、ポンピングにより色素分子を励起状態の振動回転準位に励起しこの分子が基底状態に遷移する際に光を発することを利用した、高効率波長可変レーザーである。ここでは、これら2つのレーザーの発振原理と現状を述べるとともに原研における濃縮用レーザー研究の現状を解説した。

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