微小共振器レーザーにおける単一モード動作の実現と自然放出結合率の決定

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本研究は、色素Rh6Gを媒質としてパルス平板形微小共振器レーザにおいて、モード半径を励起ビーム径より大きくして単一モード動作を実現し、微小共振器レーザのキーパラメータである自然放出結合率を決定することを目的とした。これまでの反射鏡より一桁高反射率の反射鏡を用いて単一モード動作の実現を試みた結果、以下の知見が得られた。1.自然放出スペクトル線幅、発振線幅は、ともに現有の分光器の分解能以下に狭まっていると認められた。また出射光の広がり角およびモード半径は、しきい値以下では定性的に理論値と一致したが、しきい値以上では一致しなかった。しかし近視野像の撮影から直接求められたしきい値以上でのモード半径は101μmで増大が確認できた。2.入出力特性において、入力光強度が非常に小さい場合、出力光の強度に大きなゆらぎが観測された。入力光強度に対する出力パルス振幅のピーク値の頻度を測定したところ、自然放出領域で入力光強度が小さい場合には、ガウス的分布を示し、しきい値以上の領域での波形はポアッソン分布に従う。これは単一モードで発振しているレーザ光の光電子計数分布と定性的に同じ振る舞いであり、単一モード発振の根拠となる。これまで用いてきた93%の反射鏡による共振器では多数のモードが同時に動作しているため、このようなゆらぎが見られなかったと考えられる。本年は自然放出結合率など各パラメータの導出には至らなかったが、99.5%の高反射率鏡を用いた共振器での単一モード動作の実現を確認できた。