2ビーム半導体レーザ端面励起法による固体レーザの高次横モード発振の制御と高出力化

双光束半导体激光器端面泵浦法控制固体激光器高阶横模振荡及提高输出

• 批准号: 24918022
• 负责人: 大塚 建樹
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24918022/
• 关键词: マイクロチップ固体レーザ; 2ビーム端面励起; 偏光ベクトルレーザ

2ビーム励起によるマイクロチップ固体レーザの高次横モードの高出力化に向けて,申請時に掲げた下記実施計画ついての研究成果を述べる.実施計画1:「2ビーム励起法」の有効性を検証する前段階として,先ず,単一LD励起における,励起ビームの集光条件と所望高次モードを保持できる励起パワー領域(即ち,dynamic range ; DR)の関係を追求した,1mm厚a-cut,Nd:GdVO_4結晶を内蔵した共振器長5mmの半共焦点マイクロチップレーザについて,開口数(NA)=0.1,0.25,及び0.28の対物レンズによる半導体レーザ(LD)励起を行った.軸ずれ励起条件を変え,Hermite-Gauss HG(1,0)の選択励起を実施した結果,NA=0.28の長作動距離対物レンズによる励起(励起スポットサイズ,w_p=15μm)において,使用LDの最大出力パワー(800mW)まで安定なHG(1,0)モード発振が実現された.小さいNAレンズでは,W_pの増加により発振ビーム径との整合条件が破綻し,HG(0,0)など,他の横モードとの競合が生ずることが確認された.また,横モードの次数の増加とともに,励起ターゲットスポット径が減少するため,モード整合が破綻し,DRの著しい低下が生じた.実施計画2:上記実験結果を踏まえ,「2ビーム励起」実験を行った.対を成すターゲットスポットの2ビーム励起により,モード整合の破綻を補い,高次Ince-Gauss(IG)モード選択発振のDR拡大が確認された.実施計画3:上記の2つの実験で用いたレーザ共振器において,光学的に等方的なc-cut,Nd:GdVO_4結晶を用い,直交偏光IGモードペアの選択励起と横モード同期に基づく偏光ベクトルレーザ発振とその応用研究を実施し,以下の成果が得られた.(1)ベクトルレーザを自己混合レーザ速度計測に適用し,直線偏光レーザと比較実験を行い,被測定物からのランダムな偏光状態を有するドップラーシフト散乱帰還光とレーザ光との干渉効果とビート波での自己混合変調効果の増強を定量的に検討し,20dBの信号強度の増加を検証した[次ページのJJAP論文].(2)発振モード偏光の励起光偏光依存性に起因する,ベクトルレーザの偏光制御及び強度雑音の偏光依存性を見出し,理論的に検証した,-15dBの強度雑音の減少が確認され,低雑音直線偏光出力が得られた.[次ページのOptics Letter論文].(3)実施計画1でのHG(1,0)のモード整合励起条件を2ビーム励起に適用し,円筒対称ベクトルレーザ発振を実現した.[次ページのOptics Letter論文]

2 ビ ー ム wound up に よ る マ イ ク ロ チ ッ プ solid レ ー ザ の higher order horizontal モ ー ド の higher influence に to け て, application に first white jasmines げ た remember be applied under the project つ い て の research を above べ る. Be applied plan 1: "2 ビ ー ム excitation method" の have sharper sex を 検 card す る earlier order と し て, first ず, 単 a LD wound up に お け る, wound up ビ ー ム の と set light condition at high time モ ー ド を keep で き る wound up パ ワ ー area (namely ち, dynamic range; DR) の masato is を pursuit し た, 1 mm thick a - cut, Nd: GdVO_4 crystal inside を 蔵 し た resonator の half a total of 5 mm long focus マ イ ク ロ チ ッ プ レ ー ザ に つ い て, opening number (NA) = 0.1, 0.25, and 0.28 の び content レ seaborne ン ズ に よ る semiconductor レ ー ザ line (LD) wound up を っ た. The starting condition of the axis ずれ changes を to え, Hermit-gauss HG (1, 0) の sentaku wound up を be applied し た results, NA = 0.28 の moving long distance thing レ seaborne ン ズ に よ る wound up (wound up ス ポ ッ ト サ イ ズ, w_p = 15 microns) に お い て, use LD の maximum output パ ワ ー (800 mw) ま で settle な HG (1, 0) モ ー ド 発 vibration が be presently さ れ た. Small さ い NA レ ン ズ で は, W_p の raised plus に よ り 発 vibration ビ ー ム diameter と flaw が し の integration condition, the HG (0, 0) な ど, he の transverse モ ー ド と の competition born が ず る こ と が confirm さ れ た. ま た, transverse モ ー ド の number の raised plus と と も に, wound up タ ー ゲ ッ ト ス ポ ッ が ト diameter reducing す る た め, モ ー flaw が し ド consolidation, DR Holding the が student じた. Practical Plan 2: Record the practical results of を step まえ, and "2ビ ム ム encourage" practical を step った. を seaborne into す タ ー ゲ ッ ト ス ポ ッ ト の 2 ビ ー ム wound up に よ り, モ ー ド integration の flaw を い, high time Ince - Gauss (IG) モ ー ド sentaku 発 vibration の DR company, big が confirm さ れ た. Be applied plan 3: written の 2 つ の be 験 で with い た レ ー ザ resonator に お い て, optical に な c - cut, such as Nd: GdVO_4 crystal を い, orthogonal polarization IG モ ー ド ペ ア の sentaku cross wound up と モ ー ド period に base づ く polarization ベ ク ト ル レ ー ザ 発 vibration と そ の 応 を with research be し, が の results below are ら れ た. ( 1) ベ ク ト ル レ ー ザ mixed を themselves レ ー ザ speed measuring に applicable し, linear polarization レ ー ザ と comparison be 験 を い, is to determine か ら の ラ ン ダ ム な polarization state を have す る ド ッ プ ラ ー シ フ ト scattered 帰 also light と レ ー ザ light と の dry involved working fruit と ビ ー ト wave で - adjustable mixed の themselves sharper fruit の raised strong を quantitative に 検 for し, 20 db の signal Strength の raised を 検 card し た [time ペ ー ジ の JJAP thesis]. (2) vibration 発 モ ー ド polarization の wound up light polarization dependence に cause す る, ベ ク ト ル レ ー ザ の polarization suppression and び strength 雑 sound の polarization dependence を see し, theory of に 検 card し た, 15 db の 雑 sound intensity の reducing が confirmation さ れ, low linear polarized light output が 雑 notes to ら れ た . [time ペ ー ジ の called Letter thesis]. (3) be applied plan 1 で の HG (1, 0) の モ ー ド integration wound up conditions を 2 ビ ー ム excitation に apply し, has drifted back towards ¥ tube said seaborne ベ ク ト ル レ ー ザ 発 vibration を be presently し た. [time ペ ー ジ の called Letter thesis]

项目成果

Polarization-dependent intensity noise in a microchip solid-state laser with spatially coherent polarization vector fields

具有空间相干偏振矢量场的微芯片固态激光器中的偏振相关强度噪声

• 发表时间: 2012
• 期刊: Optics Letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: Kenju Otsuka;Shu-Chun Chu;Kenju Otsuka;Kenju Otsuka
• 通讯作者: Kenju Otsuka

Self-mixing interference effect in a microchip solid-state vector laser

微片固体矢量激光器中的自混合干涉效应

• 发表时间: 2012
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kenju Otsuka;Shu-Chun Chu;Kenju Otsuka
• 通讯作者: Kenju Otsuka

Microchip solid-state cylindrical vector lasers with orthogonally polarized dual laser-diode end pumping.

• DOI: 10.1364/ol.38.001434
• 发表时间: 2013-05
• 期刊: Optics letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: K. Otsuka;S. Chu