权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

半導体レーザー励起超短パルス高強度固体レーザーの開発研究

半导体激光器泵浦超短脉冲高强度固体激光器的研发

基本信息

批准号：
04J08368
负责人：
時田茂樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J08368/
关键词：
固体レーザー高出力レーザー Yb : YAG セラミックレーザー

项目摘要

本研究の目的は、半導体レーザーで直接励起可能な次世代の超短パルス固体レーザーを開発することである。高平均出力、高効率動作が可能な新しいレーザー媒質として77K程度の低温で動作するYb: YAG結晶に着目し、昨年度までに基礎特性の測定及び高平均出力動作の実証を行った。本年度は最終段階として高平均出力超短パルス増幅器を開発した。また、開発したレーザーの応用先の一つである超短パルスレーザー加工に関する基礎研究を行った。これまで半導体レーザー励起超短パルスレーザー増幅器の平均出力は、固体レーザー媒質内で生じる熱効果により10W程度に制限されてきた。本研究ではレーザー結晶を低温冷却して熱効果を抑える手法により、高平均出力化に成功した。Yb: YAG結晶を用いたモードロック発振器及びマルチパス増幅器からなるピコ秒レーザーシステムを開発し、サブミリジュール級短パルスレーザー増幅器としては世界最高出力となる平均出力23.7Wを得た。熱解析の結果、このシステムは容易にスケールアップ可能であることが示され、半導体レーザー励起による100W級ピコ秒レーザーを実現する見通しが得られた。開発した高平均出力超短パルスレーザーは、高スループットのレーザー加工を可能にする。超短パルスレーザー加工の基礎研究として、シリコン単結晶に超短パルスレーザーを照射した場合に生じるアブレーション及びアモルファス化について実験を行った。表面反射率の時間分解測定によりフルーエンスの高い箇所から、アブレーション、非熱的融解,熱的融解の3つの現象が発生することがわかり、アブレーションが発生しない場合でもアモルファス化が起こることを示した。アブレーション閾値以下で行う新しいレーザー加工として今後の応用が期待できる。

The purpose of this study is to directly stimulate the development of ultra-short semiconductor devices for the next generation. High average output and high efficiency operation are possible. Low temperature operation of Yb: YAG crystals at 77K is possible. Measurement of basic characteristics and demonstration of high average output operation are possible. This year, the final stage of high average output ultra-short amplifier development Basic research on ultra-short-term processing is carried out. The average output of the semiconductor excitation amplifier is limited to 10W. In this study, low temperature cooling and high average output were successfully achieved. Yb: YAG crystal is used for vibration detection and amplification. The highest output in the world is 23.7W. The results of thermal analysis show that this system can easily operate on a USB port, and it is possible to implement a 100W-class computer chip with semiconductor chips. High average output and high speed machining Basic research on ultra-short crystal processing and its application in ultra-short crystal processing Time resolved measurement of surface reflectivity indicates the occurrence of three phenomena: high temperature, high temperature, non-thermal and thermal melting. A new process will be performed below the threshold value and the future use will be expected.