高出力・高安定レーザーの開発

高功率高稳定性激光器的研制

• 批准号: 04234103
• 负责人: 植田 憲一
• 金额: $ 27.78万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04234103/
• 关键词: 周波数安定化レーザー; LD励起固体レーザー; 重力波天文学; 光学素子; 安定化レーザー; LD励起; YAGレーザー; 固体レーザー; 光共振器

国立天文台で建設中の20mファブリベロ-/マイケルソン干渉計形重力波アンテナに必要なレーザー光源を目標に周波数安定化の実験を行ってきたが、本年度の研究で、この目標を達成した。次の課題は、将来のkmクラスの大規模干渉計のために、kW級の量子限界レーザーを開発する基礎を研究することである。このようなことを目標に研究を行い、以下の実績を上げた。1)320Wの半導体レーザーを駆動し、独自のコンセプトに基づいた仮想点光源クラッド励起方式という拡大可能性の大きな励起方式で、YAGレーザーの発振を計画した。2)仮想点光源クラッド励起方式の3次元光線追跡シミュレーションによって、励起分布を予測し、光線入射角度を0.3°程度傾けるだけで、コア励起から均一励起まで、自由に励起分布を制御できることを理論的に示した。3)同時に、LDで励起した場合の励起強度分布を蛍光観測法で観測し、シミュレーション結果と良い一致が得られることを確認した。4)3次元光線追跡で求めた励起分布に基づき、レーザー結晶内の熱レンズ効果、熱誘起復析効果を計算し、それに基づく共振器設計の最適化を行った。5)レーザー発振実験を行い、マルチモード発振で、32W以上の出力、スロープ効率41.2%という側面励起では世界最高水準の結果を得た。6)発振実験から求めた熱錬図工か、熱複屈折効果を考慮して、TEM_<00>モード発振用に共振器を調整し、単一モード発振で、28.2W(ランダム偏光)26.5W(直線偏光)の出力を得た。M2値は1.03で、高出力レーザーでこれまでに観測されたことのないきれいな発振である。7)ポイティング安定度は20マイクロラジアンとすばらしい結果であった。8)超低損失モードクリーナー用ミラーを、国内メーカーと共同で開発し、1μm用としては世界で初めて100ppmを切った6ppm損失のミラーの開発、計測に成功した。9)ロシア科学アカデミー結晶学研究所カミンスキー教授と、固体レーザーの開発に関する共同研究を展開した。

The National Astronomical Observatory (NAO) is under construction for 20 years, and this year's research has been carried out to achieve the goal of frequency stabilization. The second task is to study the basis of future large-scale interference design and development of kW level quantum interference. The goal of the study is to achieve the following results: 1) 320W semiconductor power generation, independent semiconductor power generation, point light source excitation mode, excitation mode with high possibility, YAG power generation and vibration control. 2) The three-dimensional ray tracing system of point light source with excitation mode is proposed. The excitation distribution is predicted. The angle of incidence of light is inclined to 0.3°. The excitation is uniform. The excitation distribution is controlled. 3)At the same time, the excitation intensity distribution of LD and LD was determined by optical measurement method. The results were consistent. 4)3 Dimensional ray tracing is used to calculate the thermal effect and thermal induced complexation effect in the crystal and optimize the design of the fundamental resonator. 5) The output of more than 32W and the output rate of 41.2% are the highest in the world. 6) <00>The output of the resonator for transmission is obtained by adjusting the resonator for transmission, single transmission, 28.2W(polarized light) and 26.5W(linearly polarized light). M2 value is 1.03, high output power is 1.03, high output is 1.0 7) The safety of the equipment is determined by 20. 8)Ultra-low loss for the first time in the world, 1μm for the first time in the world, 6 ppm loss for the first time in the development, measurement success 9) Joint research on the development of solid state materials by the Institute of Crystallography

项目成果

植田憲一(分担): "自己整形光学フィゥラメント中の光伝播と非線形光学効果" 平成6年度文部省科研費総合研究(A)「擾乱媒質中の波動伝播と補償光学」. (印刷中). (1995)

Kenichi Ueda（撰稿人）：《自整形光纤丝中的光传播和非线性光学效应》1994年文部科学省科学研究补助金（A）《干扰介质中的波传播和自适应光学”。（印刷中）。（1995））

K.Ueda: "Laser-diode-pumped solid state lasers for gravitational wave antenna" SPIE. 1837. 336-345 (1993)

K.Ueda：“用于引力波天线的激光二极管泵浦固态激光器”SPIE。

N.Uehara and K.Ueda: "Ultrahigh-stabilized laser-diode-pumped Nd:YAG lasers" Rev.Laser Engineer.(to be appeared in March,1993).

N.Uehara 和 K.Ueda：“超高稳定激光二极管泵浦 Nd:YAG 激光器”Rev.Laser Engineer。（将于 1993 年 3 月出版）。

K.Nakagawa,M.Kourogi,and M.Ohtsu: "Frequency noise reduction of a diode laser by using the FM side band technique" Opt.Lett.17. 934-936 (1992)

K.Nakakawa、M.Kourogi 和 M.Ohtsu：“使用 FM 边带技术降低二极管激光器的频率噪声”Opt.Lett.17。

T.Tohei,M.Tachikawa,and T.Shimizu: "Rate-equation analysis of deteministic chaos in a laser with a saturable absorber" Phys.Rev.A. 45. 5166 (1992)

T.Tohei、M.Tachikawa 和 T.Shimizu：“具有可饱和吸收体的激光器中确定性混沌的速率方程分析”Phys.Rev.A。