カルコゲン化合物を用いた中赤外波長可変コヒーレント光源

3. Cr:CdSeレーザー

3.1 Cr:CdSeレーザーの光共振器
図5 Cr:CdSeレーザー
図5 Cr:CdSeレーザー

電子波長制御Cr:ZnSeレーザーよりも波長の長い中赤外領域で波長選択が可能なCr:CdSeレーザーについて述べる。Cr:CdSeレーザーの概略図を図5に示す。Cr:CdSeの励起光源には先述のCr:ZnSeレーザーと同様のQスイッチ動作Tm:YAGレーザーを用いた。Cr:CdSeへの投入する最大励起エネルギーは25 mJとした。Cr:CdSeはブリュースターカットタイプを用いた。

レーザー共振器は,出力ミラー,波長選択用の回折格子,2枚の凹面ミラー(Roc=1000 mm)を用いてZ字型のレーザー共振器を構成した。またレーザーの波長選択には回折格子(溝本数:600 grooves/mm,ブレーズ波長:1600 nm)を用いた。この回折格子の角度を機械的に回転させレーザー共振器内をフィードバックする波長を変化させることで発振波長を制御することができる。

3.2 Cr:CdSeレーザーの出力特性
図6 Cr:CdSeレーザーの波長可変特性
図6 Cr:CdSeレーザーの波長可変特性

Cr:CdSeレーザーの波長可変特性を図6に示す。共振器内に配置した回折格子を調整することで発振波長を変化させることで2.55〜3.06μmの波長可変領域が確認された。また波長2.66μmにおいて2.1 mJの最大パルスエネルギーが得られた。この時のTm:YAGレーザーからの励起エネルギーは21 mJとした。

また2.7μm近傍の波長域において出力エネルギーの減衰が確認された。これはレーザー共振器に搭載しているミラーの反射率が,この波長域で40%程度にまで低下してしまっていることが主な原因である。

図7 Cr:CdSeレーザーの入出力特性とビームプロファイル
図7 Cr:CdSeレーザーの入出力特性とビームプロファイル

次に図7に波長2.66μmと2.94μmにおけるCr:CdSeレーザーの入出力特性を示す。Tm:YAGレーザーからの励起エネルギーは0から21 mJの間で変化させた。Cr:CdSeレーザーは,励起エネルギーが21 mJの時に,波長2.66μmと2.88μmにおいて,それぞれ2.1,1.2 mJの最大パルスエネルギーを得た。この時のエネルギー変換効率は,それぞれ10.5%と7.1%であり,レーザーの発振しきい値は,それぞれ3.2,3.9 mJであった。

また図7に各波長におけるビームプロファイルも示した。TEM00のビームプロファイルが観測されており,励起エネルギーの変化にかかわらずビーム品質が保持されていた。高いパルスエネルギーと高いビーム品質の両方を同時に実現することに成功した。

同じカテゴリの連載記事

  • 次世代ウェアラブルのための皮膚表面の光制御 東京大学 松久 直司 2023年01月10日
  • 放射線耐性に優れた宇宙用太陽電池に向けて:III 族窒化物太陽電池の可能性 工学院大学 屋山 巴 2022年12月27日
  • メタマテリアル熱電変換 東京農工大学 久保 若奈 2022年11月17日
  • 光周波数コムを用いた光フェーズドアレイ 電気通信大学 加藤 峰士 2022年10月17日
  • 幅広い応用が期待される赤外光ファイバーセンサーを目指して 核融合科学研究所 上原日和 秋田県立大学 合谷賢治 2022年09月05日
  • 流体計測画像におけるノイズ減算 早稲田大学 松田佑 2022年08月04日
  • 力を光に変換:応力発光を用いた応力分布可視化技術 (国研)産業技術総合研究所 藤尾 侑輝 2022年06月30日
  • 医療診断機器開発に向けた超低エネルギー生体非侵襲レーザー加振 近畿大学 三上 勝大 2022年06月07日