中国のチームが1.2μm帯の高出力可変ラマンファイバーレーザーを開発した。

中国のチームが1.2μm帯の高出力可変ラマン分光装置を開発した。ファイバーレーザー

レーザー光源1.2μm帯で動作するレーザーは、光線力学療法、生物医学診断、酸素センシングといった独自の用途を持つ。さらに、中赤外光のパラメトリック生成や周波数逓倍による可視光生成のための励起光源としても利用できる。1.2μm帯のレーザーは、様々な方法で実現されている。固体レーザー、 含む半導体レーザー、ダイヤモンドラマンレーザー、そしてファイバーレーザーです。これら3つのレーザーの中で、ファイバーレーザーは構造がシンプルで、ビーム品質が高く、操作が柔軟であるという利点があり、1.2μm帯レーザーを生成するのに最適な選択肢です。
最近、中国の潘周教授率いる研究チームは、1.2μm帯の高出力ファイバーレーザーに興味を持っています。現在の高出力ファイバーレーザーは、レーザー1μm帯では主にイッテルビウム添加ファイバーレーザーが用いられており、1.2μm帯では最大出力が10W程度に制限されている。「1.2μm波長帯の高出力可変ラマンファイバーレーザー」と題された研究は、Frontiers ofオプトエレクトロニクス.

図1：（a）高出力チューナブルラマンファイバー増幅器の実験構成と（b）1.2μm帯のチューナブルランダムラマンファイバーシードレーザー。PDF：リン添加ファイバー、QBH：石英バルク、WDM：波長分割多重装置、SFS：超蛍光ファイバー光源、P1：ポート1、P2：ポート2。P3：ポート3を示す。出典：Zhang Yang他「1.2μm波長帯の高出力チューナブルラマンファイバーレーザー」『Frontiers of Optoelectronics』（2024年）。
このアイデアは、パッシブファイバーにおける誘導ラマン散乱効果を利用して、1.2μm帯の高出力レーザーを生成するというものです。誘導ラマン散乱は、光子をより長い波長に変換する3次の非線形効果です。

図2：(a) 1065～1074 nmおよび(b) 1077 nmポンプ波長における可変ランダムRFL出力スペクトル（Δλは3dB線幅）。出典：Zhang Yang他、「1.2μm波長帯における高出力可変ラマンファイバーレーザー」、Frontiers of Optoelectronics (2024)。
研究者らは、リン添加光ファイバーの誘導ラマン散乱効果を利用して、1μm帯の高出力イッテルビウム添加光ファイバーを1.2μm帯に変換した。1252.7nmにおいて最大735.8Wのラマン信号が得られ、これは1.2μm帯光ファイバーレーザーとしてはこれまでに報告された最高出力である。

図3：(a) 異なる信号波長における最大出力と正規化出力スペクトル。(b) 異なる信号波長における全出力スペクトル（dB単位、Δλは3dB線幅）。出典：Zhang Yang他、「1.2μm波長帯における高出力チューナブルラマンファイバーレーザー」、Frontiers of Optoelectronics (2024)。

図4：励起波長1074 nmにおける高出力可変ラマンファイバー増幅器の（a）スペクトルと（b）出力変化特性。出典：張陽他「1.2μm波長帯における高出力可変ラマンファイバーレーザー」『Frontiers of Optoelectronics』（2024年）