Elucidation of the mechanism of photodarkening that hinders high output of visible silica fiber lasers

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Yb添加シリカファイバレーザーは加工用に広く普及しているが、赤外線領域で吸収が少ない銅を加工することが困難である。このため、ファイバレーザーの発振波長をより短波長化することが求められている。最近、青色LDの高出力化が急激に進み、青色LDを励起源とする可視ファイバレーザーの開発が活発化している。申請者らは、スロープ効率22%、出力110mWを越える可視シリカファイバレーザーの開発に初めて成功したが、実用化には“フォトダークニング(PD)抑制”という非常に困難な課題がある。PDとは、励起レーザーにより欠陥が生成する現象で、生成した欠陥による吸収増加でレーザー発振が阻害される。そこで本研究では、「高出力・可視シリカファイバレーザーの実用化」に必須の基礎的研究として、「可視シリカファイバレーザーの高出力化を阻害するPDの機構解明」を目的とした研究に取り組んでいる。また、フォトダークニングを抑制する共添加イオンの探索を行い、実用化に適う希土類添加シリカガラス素材の開発を目指している。2022年度は、Dy-Al-Ge添加シリカガラスにおけるX線誘起PDと青色励起LD誘起PDについて生成欠陥種を明らかにし、その欠陥生成機構の違いを提案した。また、B添加効果について調べ、これまでで最高のPD抑制効果を得ることに成功した。今後、最適B添加濃度を探索すると同時に、B添加によるPD抑制機構を解明する予定である