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超安定、次世代レーザを可能にするダイヤモンドレーザを開発

September, 2, 2016, Sydney--マッコーリー大学(Macquarie University)の研究者による研究で、ダイヤモンドベースで超高純度周波数レーザを作製する新方法が確認された。これにより、レーザ周波数の不安定と広がりの問題を回避することができる。
 Opticaに発表された成果は、グリーンハウスガス、原子時計、原子トラッピング、重力波天文学などで必要とされる次世代レーザを可能にすると期待されている。
 物理学と天文学のDr Oliver Lux、准教授Rich Mildrenは、ダイヤモンドを使い、安定した単一周波数動作を実証した。ここでは、通常なら不安定性を受ける単純なレーザキャビティ設計を使用した。特に、長い定在波キャビティの中点にダイヤモンドを置いた。これは通常なら、多色挙動の原因となる不安定性を誘導する最悪のシナリオと考えられる構成である。
「レーザは、非常に単色性、つまり単一周波数と見なされることがよくあるが、ほとんどの場合、そのスペクトル純度は空間ホールバーニングと言われる攪乱効果によって壊される。この効果によってレーザの周波数は多くの近接ラインの集まりの間で無秩序に飛躍する」とMildren准教授は説明している。
 「われわれの場合は、光増幅媒体を使用することでその問題は回避された。増幅媒体は、反転分布のようなエネルギーを含む励起媒体ではなく、誘導散乱を利用する」。
 純粋周波数を必要とするレーザアプリケーションは多い。最近特に関心が爆発的に高まっている、重力波天文学では、高出力で超安定な単一周波数レーザビームの干渉に依存する。
「われわれの成果により、レーザ設計の自由度が高まり、遥かにシンプルに、よりロバストなシステムが可能になる。また、光増幅器のエンジンが、われわれが熟知しているほとんどのレーザとは根本的に異なる原理を用いて動作するので、全く異なる範囲の材料が用いられる可能性がある。これには、ダイヤモンドのような特別な性質をもつものが含まれる。このことは、幅広い波長の選択と、潜在的に非常にハイパワーで単一周波数を生成する方法を約束するものである」と同氏はコメントしている。