Tm,Ho共ドープ混合セスキ酸化物結晶における分光学的特性評価とモード同期パルス生成

科学分野:

• レーザー物理学
• 材料科学
• 固体光学

背景:

• ツリウム（Tm3+）およびホルミウム（Ho3+）ドープ材料は、中赤外領域でのレーザー光生成に不可欠です。
• 混合セスキ酸化物結晶は、高出力レーザー用途向けの有望な熱機械的特性を提供します。

研究 の 目的:

• Tm,Ho:YScO3結晶の分光学的特性を調査すること。
• この新規材料の連続波（CW）およびモード同期レーザー動作を実証すること。
• 約2.1 µmでの超短パルス生成の可能性を探求すること。

主な方法:

• 吸収係数および断面積測定を含む、Tm,Ho:YScO3結晶の分光学的特性評価。
• 1700 nmのラマンファイバーレーザーをポンプ源として使用した連続波レーザー動作。
• 超短パルス生成を達成するための半導体飽和吸収ミラー（SESAM）モード同期。

主要な成果:

• Tm,Ho:YScO3結晶は、794 nmで2.50 cm⁻¹のピーク吸収係数と17.3 nmの帯域幅を示しました。
• 連続波レーザー動作は、0.88 Wの出力電力、44.7%のスロープ効率、および197.9 nmの広いチューニング範囲を達成しました。
• モード同期動作は、2112.9 nmで151 fsのソリトンパルス、328 mWの平均電力、および85.6 MHzの繰り返し率を生成しました。

結論:

• Tm,Ho:YScO3は、約2.1 µmで動作するレーザーの実行可能な利得媒体です。
• この結晶は、SESAMモード同期による効率的な連続波動作と超短パルス生成の両方をサポートします。
• 本研究は、中赤外レーザー開発のための新しいプラットフォームを確立するものです。