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

阐明阻碍可见石英光纤激光器高输出的光暗化机制

• 批准号: 21K04658
• 负责人: 齋藤 和也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Toyota Technological Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04658/
• 关键词: 可視ファイバレーザー; フォトダークニング; ファイバレーザ; ファイバアンプ; シリカガラス; 構造緩和

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

YB掺杂的二氧化硅纤维激光器被广泛用于加工，但是在红外区域很难处理铜很少吸收的铜。因此，有必要使纤维激光器的振荡波长更短。最近，蓝色LDS的功能迅速增加，随着其激发源的增长，具有蓝色LDS的可见光纤维激光器的发展一直在增加。申请人成功地开发了一种可见的硅胶激光器，首次坡度为22％，输出超过110兆瓦，但实际应用提出了极为困难的挑战：抑制光电标记（PD）。 PD是一种现象，在这种现象中，激发激光器会产生缺陷，而激光振荡受到产生的缺陷引起的吸收的增加抑制。因此，这项研究目前正在进行一项基本研究，该研究对于“实践高功率，可见的二氧化硅激光器”至关重要，其目的是“阐明PD的机制，抑制可见硅纤维激光器的高功率输出”。此外，该公司正在寻求寻找共同添加的离子来抑制光标记，并旨在开发适合实际使用的稀土地面硅玻璃材料。在2022财年中，我们阐明了用于X射线诱导的PD和蓝色激发LD诱导的PD在Dy-Al-GE添加的硅胶玻璃中产生的缺陷，并提出了缺陷生成机制的差异。此外，我们研究了添加B的效果，并设法获得了有史以来最高的PD抑制作用。将来，我们将研究添加B的最佳浓度，并通过添加B来阐明抑制PD的机制。

项目成果

Diode pumped visible Dy3+-doped silica fiber laser: Ge-co-doping effects on lasing efficiency and photodarkening

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac3d1d
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: T. Okazaki;C. Otsuka;E. H. Sekiya;Kota Kawai;M. Mizusaki;Yuta Kanbayashi;K. Saito

Ge-codoping effect on X-ray-induced photodarkening in Al-doped and Dy-Al-doped silica glass

Ge 共掺杂对 Al 掺杂和 Dy-Al 掺杂石英玻璃中 X 射线诱导光暗化的影响

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac4d02
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Tomoya Okazaki;Kota Kawai;Chiaki Otsuka;Takehiro Mori;Yota Saeki;Edson Haruhico Sekiya;and Kazuya Saito
• 通讯作者: and Kazuya Saito

Effects of P co-doping on X-ray/450 nm LD induced photodarkening in Dy³⁺ doped silica glass and fiber laser

P共掺杂对Dy³掺杂石英玻璃和光纤激光器中X射线/450 nm LD诱导光暗化的影响

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac6fa4
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Okazaki Tomoya;Fujigaki Yuma;Sekiya Edson Haruhico;Kawai Kota;Mizusaki Masato;Kanbayashi Yuta;Saito Kazuya
• 通讯作者: Saito Kazuya

ブリルアン散乱光を用いた分布型光ファイバセンサにおける構造緩和および応力緩和の影響

结构松弛和应力松弛对布里渊散射光分布式光纤传感器的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田圭吾; 齋藤和也 ; 是枝聡肇 ; 熊谷芳宏 ; 手塚信一郎 ; 松浦聡
• 通讯作者: 松浦聡

Dy添加シリカガラスのB共添加効果

B 加镝石英玻璃的共加效应

• 发表时间: 2023
• 作者: 山田圭吾;齋藤和也
• 通讯作者: 齋藤和也