LD励起Yb:YAGレーザー
近年半導体レーザー(Laser Diode: LD)の高出力化に伴い、LD励起固体レーザーが盛んに研究されています。LD励起レーザーは従来方式であるランプ励起レーザーと比べてスペクトル幅が狭く、
レーザー材料特有の吸収線に合わせることができるため励起光の全てを利用することができます。その結果、レーザー媒質中に発生する熱を低減することができ、高効率・省エネルギーを容易に達成できます。
またランプ励起では発振が困難であった新材料（Yb系材料）の発振がLDを使用することで可能となりました。
我々はLD励起Yb:YAGレーザーの開発を行っています。Yb:YAGは理論上91%の効率で発振することができ、高効率動作が可能なだけでなく発熱しにくいレーザー材料です。
さらに液体窒素温度まで冷却することによって熱特性・分光特性が著しく向上するため、核融合用のレーザー材料としても期待されています。
我々は高出力・高効率・高品質の全てを兼ね備えた理想的な光源を開発するため、図に示すような増幅方法を考案しました。Yb:YAGを厚さ1 mm以下のディスクとし、
その底部を液体窒素で直接冷却します。そしてレーザー光と励起光を同軸で入射し、液体窒素界面で全反射して伝搬する増幅方式です。
この方式によってYb:YAGを液体窒素温度まで冷やすことができ、高出力・高効率が可能となります。また薄い媒質厚、直接冷却による高い廃熱効率によって媒質内の温度勾配を低減でき、
高品質化が期待できます。
現在、この方式を用いた発振実験結果から最大出力273 W, 光変換効率65%, スロープ効率72%を得ています。今後は励起光源増強による高出力化と、横単一モード種光を用いた増幅器を開発し、
理想的な光源を開発する予定です。
コンポジット型Yb:YAGセラミックスの実物写真（左）と増幅方式（右）
発振器構成 出力特性
