固体レーザー色素の飽和増幅による非線形法学応答を用いた位相共役光学

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レーザー媒質の飽和増幅を介して非線形分極を誘起するのに必要な光エネルギーはレーザー活性種の誘導放出断面積に反比例する。レーザー色素の誘導放出断面積は代表的な固体レーザー結晶であるNd:YAGの1000倍近く大きく、1mJ以下の入力エネルギーで効率良く二光波混合、位相共役波発生が可能である。本研究では、ローダミン6G色素をPMMAポリマーに添加した固体レーザー色素を用いて、縮退四光波混合配置による位相共役波発生実験を行った。あらかじめ、Q-switched Nd:YAGレーザーの第二高調波(パルス幅8ns)で固体色素を励起し、YAG励起色素レーザーで縮退四光波混合を行った。プローブ光およびポンプ光フルエンスがそれぞれ1.8μJ/cm^2、0.1mJ/cm^2で位相共役波エネルギーはプローブ光の200倍に達した。位相共役鏡への全入射光エネルギーに対する位相共役波エネルギーの取り出し効率で換算しても1を超える値が得られており、極めて高効率な位相共役鏡であると言える。また、位相共役波の立ち上がり時間は数ns以下で、この位相共役鏡が高反射率特性と高速応答性を併せ持つことが実証できた。さらに、ホログラムとして重要な画像の忠実度をプローブ光と位相共役光のM^2の比較から評価した。励起光吸収に伴う素子の熱レンズ効果の影響で、再生像面の位置ずれが多少あるものの、忠実度は良好であった。この忠実度に関する実験結果は位相共役鏡内に記録される利得回折格子のBragg選択性を考慮に入れた理論計算でも実証できた。当面の最大課題である熱レンズによる再生像面の位置ずれについて、現在、補償光学系を考案中である。