東邦大ら,小型デュアルコムファイバレーザーを開発

東邦大学と徳島大学は,堅牢で小型な全ファイバ型の機構共有型デュアルコムファイバレーザーの開発に成功した(ニュースリリース)。

光周波数コム(光コム)は,高度なレーザー技術であり,多くの科学的・技術的分野で欠かせない光源として活躍している。この中で特に注目されているのは,光コムを用いた高精度分光の分野。

ここでは,「デュアルコム分光法」という手法が提案されている。この手法は,繰り返し周波数が異なる2台の光コム(Comb1とComb2)を使用する。

まず,Comb1に測定対象の吸収情報を記録する。次に,omb2との干渉信号(インターフェログラム)から分光情報を取得することにより,非常に広帯域で高分解能かつ高速に分光情報を取得することができる。しかし,この手法には問題点があった。2台の光コムを生成するために,2台の異なるレーザー光源が必要となる。

また,この2台の光コムには高い相互コヒーレンス性と周波数安定性が求められるため,制御が難しくなっている。その結果,装置全体が大きく,複雑で,かつ高価となり,これが実用化の障壁となっていた。

最近では,1台のモード同期レーザーを用いて,わずかに異なるfrepをもつ2台の光コムを同時に発生させる「デュアルコムレーザー」の研究が進展している。

しかしこの方法でも,光コムを発生するためにレーザー共振器に自由空間光学系が必要で,装置が複雑で小型化が難しいという問題があった。

そこで研究グループは,光コムの小型・堅牢化という観点からレーザー光源の構成を見直し,可飽和吸収体Micro-optic componentと偏波保持ファイバデバイスを使用した,小型で自由空間光学系が不要な全ファイバ型機構共有型デュアルコムファイバレーザーの開発に成功した。

この新しい方式の利点は,2台の光コムが同じ雑音を共有することにある。これにより,外部の雑音の影響を抑えることができ,結果として非常に高い相対安定性を実現した。さらに,この新しいデュアルコムファイバレーザーを用いて,ガス分子の吸収スペクトルの高速で高分解能な測定を実証した。

新しく開発したデュアルコムファイバレーザーは,全ファイバ型のため小型で堅牢。これにより,プラントなどの実際の現場でも使える分光装置の光源として期待されるという。この技術の導入は,今後ますます重要性が高まる産業分野での効率や省エネを向上させる可能性があり,エネルギーの安定供給,経済効果,そして環境保全にも寄与するとしている。

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