Tm添加媒質を用いた波長2μm帯超短パルスレーザーの開発

采用Tm掺杂介质的2μm波长超短脉冲激光器的研制

• 批准号: 21J11719
• 负责人: 鈴木 杏奈
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11719/
• 关键词: レーザー; 結晶育成; モード同期レーザー; カーレンズモード同期; レーザー結晶; 超短パルス; フェムト秒; Tmレーザー

本研究では、波長2 μm帯Tmレーザーの従来の限界を超えた短パルス化を目指し、広帯域な利得スペクトルをもつ新規Tm添加混晶sesquioxide結晶の開発とその結晶を用いたレーザー特性評価を行った。ドイツLeibniz-Institute for crystal growthに滞在し、チョクラルスキー法によるTm添加YScO3結晶の育成を行い、長さ5 cm、直径2 cm程のレーザー結晶の育成に成功した。育成した結晶の吸収・蛍光スペクトル、蛍光寿命の温度依存性を測定し、不均一広がりによる広帯域かつ平坦な吸収・誘導放出断面積スペクトルを確認した。その後、育成したサンプルを用いて0.8 μm帯レーザーダイオード励起による連続発振レーザー実験を行い、中心波長2.1 μmでのレーザー発振に成功した。本材料を用いたレーザーの報告はこれが初めてであり、かつ得られた最大スロープ効率51%は現在主流となっているTm添加混晶sesquioxideセラミックのレーザーよりも高い効率が得られた。次に、日本において本結晶を用いてモード同期による超短パルス発振を試みた。ソフトアパーチャーカーレンズモード同期により、平均出力126 mWにおいて7光サイクル（49 fs）の超短パルス発振に成功した。これは現在までに報告されているTm添加混晶sesquioxideを用いたモード同期レーザーの中で最短パルス幅となる。本成果は学術論文および国内・国際学会にて発表した。

In this study, the wavelength of 2 μm is determined by the crystal structure of the crystal. The Leibniz-Institute for Crystal Growth was successfully established by the Tm-added YScO3 crystal growth method. The crystal length was 5 cm and the diameter was 2 cm. Determination of temperature dependence of absorption and luminescence lifetime of crystals, non-uniformity of absorption and induced emission area After the development of the system, the vibration of the system was successfully transmitted at the center wavelength of 2.1 μm. This material is used in the report of the first time, the maximum effect rate is 51%, the main stream is now added, the mixed crystal sesquioxide is used in the report of the first time, the maximum effect rate is 51%, and the mixed crystal sesquioxide is added. In the second place, the crystal is used in the same period. The average output is 126 mW, and the ultra-short vibration is successfully detected by 7 optical sensors (49 fs). This is reported in the report. Tm is added to the mixed crystal sesquioxide. This paper is published by the National and International Academies.

项目成果

Tm 添加YScO3 結晶の分光及びレーザー特性

Tm掺杂YScO3晶体的光谱和激光特性

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木 杏奈;Sascha Kalusniak;田中 裕樹;Steffen Ganschow;Christian Kraenkel;戸倉川 正樹
• 通讯作者: 戸倉川 正樹

Combined gain media 60 fs Kerr-lens mode-locked laser based on Tm:Lu2O3 and Tm:Sc2O3

• DOI: 10.1364/cleo_si.2021.sf2m.6
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: 2021 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO)
• 作者: A. Suzuki;C. Kränkel;M. Tokurakawa

Laser Operation of Czochralski-grown Tm3+-doped Mixed Sesquioxides at 2.1 μm

2.1 μm 直拉法生长的 Tm3+ 掺杂混合倍半氧化物的激光操作

• 发表时间: 2022
• 作者: Anna Suzuki;Sascha Kalusniak;Hiroki Tanaka;Steffen Ganshow;Masaki Tokurakawa;Christian Kraenkel
• 通讯作者: Christian Kraenkel

電気通信大学 レーザー新世代研究センター 戸倉川研究室

电气通信大学激光新一代研究中心德仓川实验室

Spectroscopy and continuous wave laser operation of Tm3+-doped YScO3 mixed sesquioxide crystal

Tm3 掺杂 YScO3 混合倍半氧化物晶体的光谱学和连续波激光操作

• 发表时间: 2022
• 作者: Anna Suzuki;Sascha Kalusniak;Hiroki Tanaka;Mario Bruetzam;Steffen Ganshow;Masaki Tokurakawa;Christian Kraenkel
• 通讯作者: Christian Kraenkel