レーザ・マテリアル・プロセシングのための超小型高出力レーザに関する実験研究

本研究の研究実績として以下のように概要をまとめる。当該研究の具体的研究項目は超小型炭酸ガスレーザのプロトタイプ試作装置を完成させ、その諸特性を明かにすることにあった。研究の結果、基礎研究を遂行するにあたり十分な性能を有する試作装置を完成させることができた。また、その装置を用いて、混合ガス圧力、混合比、入力電力、共振器条件等に対するレーザ出力および効率の依存性、高周波放電プラズマへの入力電力の限界値、ビームの質について、これらを決定づける要素を実験的に明らかにすることができた。以下に得られた結果の概要をまとめる。1.種々のレーザ出力依存性をあきらかにし、その結果、最大レーザ出力210W(効率10.5%)を達成した。また、最大変換効率として13%(出力130W)を得た。2.スラブ型炭酸ガスレーザに必要な共振器鏡の構造、冷却方法、製作方法を確立した。3.出力ビームはほぼ回析限界に近く、ビーム拡がりは安定共振器方向でθ=5.16mrad、不安定共振器方向でθ=1.37mradであった。これらの結果は、スラブ導波路構造の高周波励起方式とハイブリッド不安定共振器という2つの画期的技術を併用して、今までにない超小型炭酸ガスレーザを開発するための基礎研究として、今後実用プロトタイプレーザ装置を設計、試作するのに十分な実験的根拠を示したと言える。本レーザ装置は超小型、かつ封じきり動作(ガスの交換もしくは循環を必要としない)と言う点で大きな特長を有する。今後、封じきり動作において長寿命に動作するための技術構築を目指した研究の展開が望まれる。以上

本研究の研究実績として以下のように概要をまとめる。当該研究の具体的研究項目は超小型炭酸ガスレーザのプロトタイプ試作装置を完成させ、その諸特性を明かにすることにあった。研究の結果、基礎研究を遂行するにあたり十分な性能を有する試作装置を完成させることができた。また、その装置を用いて、混合ガス圧力、混合比、入力電力、共振器条件等に対するレーザ出力および効率の依存性、高周波放電プラズマへの入力電力の限界値、ビームの質について、これらを決定づける要素を実験的に明らかにすることができた。以下に得られた結果の概要をまとめる。1.種々のレーザ出力依存性をあきらかにし、その結果、最大レーザ出力210W(効率10.5%)を達成した。また、最大変換効率として13%(出力130W)を得た。2.スラブ型炭酸ガスレーザに必要な共振器鏡の構造、冷却方法、製作方法を確立した。3.出力ビームはほぼ回析限界に近く、ビーム拡がりは安定共振器方向でθ=5.16mrad、不安定共振器方向でθ=1.37mradであった。これらの結果は、スラブ導波路構造の高周波励起方式とハイブリッド不安定共振器という2つの画期的技術を併用して、今までにない超小型炭酸ガスレーザを開発するための基礎研究として、今後実用プロトタイプレーザ装置を設計、試作するのに十分な実験的根拠を示したと言える。本レーザ装置は超小型、かつ封じきり動作(ガスの交換もしくは循環を必要としない)と言う点で大きな特長を有する。今後、封じきり動作において長寿命に動作するための技術構築を目指した研究の展開が望まれる。以上