マイクロ波放電HgBrエキシマランプ励起、波長可変チタンサファイアレーザの開発
【研究分野】応用光学・量子光工学
【研究キーワード】
チタンサファイアレーザ / エキシマ / ランプ / マイクロ波放電 / レーザ / レーザー
【研究成果の概要】
マイクロ波放電HgBrエキシマランプの開発およびHgBrランプによるTi : Al_2O_3レーザ励起研究を行い、次のような成果を得た。
(1)HgBr_2の粉末とNeガスを石英球の中に封入し、2.45GH_zのマイクロ波放電を印加するとHgBr_2は気化し、波長502nmで16nmのスペクトル幅のHgBrエキシマ蛍光が得られた。(2)放電体積14cm^3の石英球にHgBr_2 粉末100mgと希ガスとしてNeガス25Torrを封じ切ると、HgBr蛍光出力42.8Wが内部効率9.4%で得られた。(3)マイクロ波HgBrランプのシミュレーションコードを構築し、動作機構を解析した。(4)開発した半球形の集光用マイクロ波共振器による集光の結果、最大HgBr集光強度1.9W/cm^2、直径4cmの円内に全発光の50%が集光できた。(5)Ti : Al_2O_3レーザ結晶 (FOM : 200以上、Tiドープ濃度 : 0.03wt%) を横方向励起したところ、レーザ上準位密度は10^<12>/cm^3オーダーと見積もられた。(6)種々の集光系を設計試作し、集光励起実験を繰り返したが、開発した40WクラスのHgBrエキシマ光源ではレーザ発振を達成するには励起密度が不足であった。これは、100kHzの繰り返しパルス放電励起でも、HgBr(B-X)蛍光は直流の発光となり、レーザの上準位寿命の3.2μs以内に発振しきい値を超える反転分布密度が得られなかったためである。光源のスケールアップが必要であることが判明した。(7)Ti : Al_2O_3レーザ結晶をHgBrと同様のスペクトルのArイオンレーザで励起し利得特性を調べ、励起密度とレーザ利得の関係を明かにした。(8)HgBrランプ励起Ti :Al_2O_3レーザのシミュレーションコードを構築し、レーザ動作特性を集光径とレーザスポット径との関係から解析し、理論的に必要な励起強度を明かにした。
【研究代表者】