レーザビーム制御用ドメイン反転電気光学素子

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比較的厚い電気光学結晶におけるドメイン反転の技術を開発し,それによって光共振器にも挿入可能な疑似速度整合形マイクロ波電気光学変調器および光偏向器などを試作して評価することを目的として研究を進めた.まず,3mm以上の厚さの電気光学結晶のドメイン反転を目標に,高温真空中および高温油中での直流電界印加によるLiTaO_3結晶のドメイン反転実験を行った.その結果,温度の上昇にともなって,結晶の抵抗が低下し漏洩電流が増大するための,常温時に見られた特定の電界での電流の増大と反転終了にともなう分極反転電流の減少が明確ではなくなることが明らかとなった.温度が570K程度で最大厚さ2mm程度まで反転が確認できたが,温度上昇にともなって反転部の界面が本来非反転の領域に侵出してゆき,反転形状の制御が困難となり,今後はこの制御が課題である.常温の高電界印加により作成できる結晶の厚さは結晶破壊電圧である25KVによって制限された約1.3mmであったが,現状ではこの厚さまでならば結晶性の点からも実用的なドメイン反転電気光学素子を作成できる.次に高出力レーザービーム制御用電気光学位相変調器の試作と実験を行った.大口径高出力レーザービームの照射一様性を改善するため,ビーム形状を保存したままマイクロ波で大振幅位相変調を行う素子を先の研究成果に基づいて開発した.結晶に厚さ1.25mmのLiTaO_3を用い,周期分極反転によって9.4GHzで動作する疑似速度整合形電気光学位相変調器である.この素子はレーザー核融合用ターゲット照射の一様性を改善するための素子としてターゲット照射実験に用いられ,大振幅マイクロ波変調が照射一様性改善に有効であることを示すことができた.ドメイン反転電気光学素子はその他にも多くの応用が期待できる.