半導体レーザ励起薄片固体レーザによる自己混合計測技術の高度化に関する研究

本研究の根幹は、自己混合計測法によって従来の計測技術では未だ捉えられていないミクロな運動に潜む物理現象の抽出及び解明にある。その為、本研究では計測範囲を拡大し、測定ターゲットからより精緻な情報を得る事を目的としている。この目的に則り、半導体レーザ励起薄片固体レーザによる自己混合計測技術の高度化に関する研究を遂行し、以下の成果を得た。二光波混合帰還型自己混合計測法について、音響光学変調器を介して作成したキャリア周波数ピークの時間変化を観測・解析する事で測定ターゲットのナノメートル振動を再現し、振動振幅及び周期を得た。音響光学変調器によって周波数シフトしたレーザ光をビームスプリッタで二分割した後、一方を鏡で反射、他方を測定ターゲットへ照射させ、それぞれを薄片固体レーザに帰還させた結果、二光波干渉の強弱に対応してレーザが強度変調されることを見出した。また、この現象を理論的に明らかにし数値計算上で再現した。強度変調されたレーザ出力が持つキャリア周波数成分の時間変化の観測から、測定ターゲットの相対的な変位が計測できる事を検証した。本計測法は、運動する測定ターゲットからの単一散乱帰還光によるドップラー変調を用いた従来の自己混合計測では困難な、極めて低周波数の振動あるいは静的歪み変位の測定を可能にする技術であり、自己混合レーザ計測法の測定領域の拡大に貢献する。本計測法は、既に実現されている多チャンネル同時計測系(T. Ohtomo, Appl, Opt., 48, 609, (2009))と組み合わせる事で、同時多点歪み計測、三次元歪み計測への応用が期待できる。

本研究の根幹は、自己混合計測法によって従来の計測技術では未だ捉えられていないミクロな運動に潜む物理現象の抽出及び解明にある。その為、本研究では計測範囲を拡大し、測定ターゲットからより精緻な情報を得る事を目的としている。この目的に則り、半導体レーザ励起薄片固体レーザによる自己混合計測技術の高度化に関する研究を遂行し、以下の成果を得た。二光波混合帰還型自己混合計測法について、音響光学変調器を介して作成したキャリア周波数ピークの時間変化を観測・解析する事で測定ターゲットのナノメートル振動を再現し、振動振幅及び周期を得た。音響光学変調器によって周波数シフトしたレーザ光をビームスプリッタで二分割した後、一方を鏡で反射、他方を測定ターゲットへ照射させ、それぞれを薄片固体レーザに帰還させた結果、二光波干渉の強弱に対応してレーザが強度変調されることを見出した。また、この現象を理論的に明らかにし数値計算上で再現した。強度変調されたレーザ出力が持つキャリア周波数成分の時間変化の観測から、測定ターゲットの相対的な変位が計測できる事を検証した。本計測法は、運動する測定ターゲットからの単一散乱帰還光によるドップラー変調を用いた従来の自己混合計測では困難な、極めて低周波数の振動あるいは静的歪み変位の測定を可能にする技術であり、自己混合レーザ計測法の測定領域の拡大に貢献する。本計測法は、既に実現されている多チャンネル同時計測系(T. Ohtomo, Appl, Opt., 48, 609, (2009))と組み合わせる事で、同時多点歪み計測、三次元歪み計測への応用が期待できる。