中国の研究チームが1.2μm帯の高出力可変ラマン分光器を開発した。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、酸素センシングにおいて独自の用途があります。さらに、中赤外光のパラメトリック発生や周波数倍増による可視光発生のための励起光源としても使用できます。1.2μm帯のレーザーは、さまざまな方法で実現されています。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、ファイバーレーザーなどがあります。これら3種類のレーザーの中で、ファイバーレーザーは構造がシンプルでビーム品質が良く、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となっています。
最近、中国のPu Zhou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注目している。レーザー1 μm 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、1.2 μm 帯では最大出力が 10 W に制限されている。彼らの研究「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」は Frontiers of に掲載された。光電子工学.
図 1: (a) 高出力可変ラマンファイバー増幅器の実験セットアップ、(b) 1.2 μm バンドの可変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: 波長分割多重器、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 et al., High power tunable Raman fiber laser at 1.2μm waveband, Frontiers of Optoelectronics (2024)。
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次非線形効果です。
図2：(a) 1065～1074 nmおよび(b) 1077 nmの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3 dB線幅を示す）。出典：Zhang Yangら、「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、リン添加ファイバーにおける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、これは現在までに報告されている1.2μm帯ファイバーレーザーの最高出力である。
図3：（a）異なる信号波長における最大出力電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線幅を示す）。出典：Zhang Yangら、「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）。
図4：（a）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スペクトル特性、および（b）出力変化特性。出典：Zhang Yang et al.、「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）
投稿日時：2024年3月4日