イオン液滴レーザー共振器による革新的光モジュレータの開発

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通常の共振器は硬い材料で構成されており、共振機能を維持しつつ形状を柔軟に変化できる微細素子を構築することが困難であった。ここでもし共振器の形状を自在に変調できるようになれば、空間に強く依存する光の機能を変調できるようになり、革新的な光制御を実現できる可能性がある。そこで本研究では、「光共振器は堅い」という常識を打破すべく自在に変形する液滴光共振器を創出し、さらに形状変化と屈折率変調とを組み合わせた2変数光変調が可能な革新的な光モジュレータの開拓を目指した。本研究ではその成果として、大気中で安定して働く100%液体でできたレーザー光源の開発に成功した。得られた液滴は、大気中でも1ヶ月以上にわたって安定で、その蒸発速度は顕微鏡や光学的な測定では検出できないほど抑えられていた。また、基板に強く吸着し、基板を垂直に立てたり振動させたりしても、落下や移動は生じない。この液滴にレーザー色素を添加してレーザー光源としての機能を調べたところ、およそ1 μJ/cm2という、最も優れた有機マイクロ球体固体レーザーと同等のしきい値でレーザー発振することが明らかになった。液滴は極めて弱い力、例えばごく微量な空気の流れによって変形し、それに伴ってレーザー発振波長が変化する。液体は、形や位置が定まらないことから、光デバイスとしての利用は限定的であった。本研究で開発した手法により、安定な液体レーザーデバイスを構築することができるようになった。この性質はレーザー光源およびセンシングデバイスとして有用であり、新たな柔らかい光デバイスの実現につながると期待できる。この目的のもと、引き続き研究を進展させる予定である。