Development of mid-infrared femtosecond pulse laser using transition metal ion doped chalcogenides

过渡金属离子掺杂硫族化物中红外飞秒脉冲激光器的研制

• 批准号: 21J13586
• 负责人: 相川 脩
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 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-21J13586/
• 关键词: 固体レーザー; 中赤外レーザー; レーザー増幅器; 中赤外; カルコゲナイド; 遷移金属イオン添加; Cr:CdSe; クロムイオン; 遷移金属イオン; カルコゲン化物; 鉄イオン添加材料; II-VI族半導体; パルスレーザー; クロムイオン添加材料

前年度の研究において、当初計画していたFe:CdTe結晶の各物理パラメータの評価およびレーザー発振器の開発にあたって、励起光源として使用していたCr:CdSeレーザーの励起エネルギーが、Fe:CdTe結晶の発光およびレーザー発振に必要なエネルギーよりも小さいことが判明した。そのため、計画を変更して増幅器を構築し、Cr:CdSeレーザーの励起エネルギーを増大させる方針に変更した。当該年度においては、Cr:CdSeを用いたシングルパス増幅器の特性評価を世界で初めて試験した。その結果、波長可変領域 2.27-2.98 μmを達成し、波長 2.40 μmにおいて最大出力エネルギー 2.63 mJおよび最大抽出効率 70.3%を得た。また増幅後も高品質なビームであるTEM00を達成した。特性評価の過程で、Cr:CdSe増幅器の励起光源として用いたTm:YAGレーザーの偏光方向によるパラメータの変化も同時に調査したが、依存性は見られず、偏光方向が時間変化によって変わる励起光源を用いた場合でも増幅器として使用できることがわかった。増幅器に用いた光学ミラーの反射率および、用いたCr:CdSe結晶の最適化により、さらに高い出力エネルギーおよび抽出効率が得られることが明らかになった。以上の結果をまとめ、2022年12月に国際誌Sensors and Materialsにて報告した。また2023年3月に開催された日本学術振興会が主催する国際会議HOPE meetingにても発表を行った。その模様がNHK茨城のニュースとしても取り上げられた(https://www3.nhk.or.jp/lnews/mito/20230228/1070020177.html)。増幅器による励起エネルギーの増大が達成されたため、再度Fe:CdTe結晶を用いた吸収・蛍光スペクトル・ダメージ閾値などの各物理パラメータの評価および日本では初めてとなるレーザー発振器の開発も来年度以降実施予定である。

Before the annual の research に お い て, original plan し て い た Fe: CdTe crystal の each physical パ ラ メ ー タ の review 価 お よ び レ ー ザ ー 発 oscillator の open 発 に あ た っ て, excitation light source と し て use し て い た Cr: CdSe レ ー ザ ー の wound up エ ネ ル ギ ー が, Fe: CdTe crystal の 発 light お よ び レ ー ザ ー 発 vibration に necessary な エ ネ Youdaoplaceholder3 ギ ギ よ よ よ よ さ small さ とが とが judge た. そ の た め, plan を - more し て rights of を build し, Cr: CdSe レ ー ザ ー の wound up エ ネ ル ギ ー を raised large さ せ る policy に - more し た. When the annual に お い て は, Cr: CdSe を with い た シ ン グ ル パ ス の rights of device characteristics evaluation 価 を め the early で て test し た. そ の results, wavelength can be - 2.27-2.98 mu m を reached し, wavelength of 2.40 microns に お い て maximum output エ ネ ル ギ ー 2.63 mJ お よ び biggest take sharper rate 70.3% を た. After the また increase in range, the high quality なビ ムである ムであるTEM00を is achieved to reach た. Process of characteristic evaluation 価 の で, Cr: CdSe raised image editor の wound up light と し て in い た Tm: YAG レ ー ザ ー の polarization direction に よ る パ ラ メ ー タ の variations change も に survey at the same time し た が, dependability は see ら れ ず, polarization direction が time - に よ っ て - わ る wound up light を with い た occasions で も raised image editor と し て use で き る こ と が わ か っ Youdaoplaceholder0. Rights of apparatus に with い た optical ミ ラ ー の reflectivity お よ び, use い た Cr: optimal CdSe crystallization の に よ り, さ ら に high い output エ ネ ル ギ ー お よ び が must take sharper rate ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た. The above <s:1> results をまとめ, the December 2022 に international Sensors and Materialsにて report た た. Youdaoplaceholder0 March 2023 に will host された Japan Society for the Promotion of Science が will host する international conference HOPE meetingにて する release schedule を conduct った. そ の die others が NHK ibaraki の ニ ュ ー ス と し て も take on り げ ら れ た (https://www3.nhk.or.jp/lnews/mito/20230228/1070020177.html). Rights of apparatus に よ る wound up エ ネ ル ギ ー の raised with big が さ れ た た め, Fe again: CdTe crystal を with い た 収 · 蛍 light absorption ス ペ ク ト ル · ダ メ ー ジ threshold numerical な ど の each physical パ ラ メ ー タ の review 価 お よ び Japan で は early め て と な る レ ー ザ ー 発 oscillator の open 発 も to annual drop be giving set で あ る.

项目成果

若手研究者たちがノーベル賞受賞者と交流する会議 つくば

筑波，年轻研究人员与诺贝尔奖获得者互动的会议

Development of mid-infrared tunable laser using transition-metal-doped chalcogenide

利用过渡金属掺杂硫族化物开发中红外可调谐激光器

• 发表时间: 2023
• 作者: 野崎真衣;廣瀬大祐;西村達也;石井佐和;渡辺豪;前田勝浩;桶本まどか，三浦雅展;Shu Aikawa
• 通讯作者: Shu Aikawa

Characterization of Cr:CdSe Master Oscillator Power Amplifier

Cr:CdSe 主振荡器功率放大器的表征

• 发表时间: 2023
• 期刊: Sensors and Materials
• 影响因子: 1.2
• 作者: Shu Aikawa;Masaki Yumoto;Tomohiko Saitoh;Satoshi Wada
• 通讯作者: Satoshi Wada

【学生の活躍】 #東京理科大学 理学研究科 応用物理学専攻 博士課程3年 相川 脩さん

[学生活动]东京理科大学大学院理学研究科应用物理系博士生 3 年生 相川修