当日配布資料(1.2MB)

jstshingi.jp

当日配布資料(1.2MB)

高 出 力 光 渦 レーザーの

開 発 とその 応 用

千 葉 大 学 融 合 科 学 研 究 科 , JST-PRESTO

尾 松 孝 茂


アウトライン

• 研 究 背 景

• 超 解 像 顕 微 分 光

• 光 渦 レーザー

• 多 重 光 渦

• 光 渦 の 応 用

• 結 論


波 面

研 究 背 景

周 波 数

偏 光

波 形

物 理 パラメーター

軌 道 角 運 動 量

コヒーレンス

強 度

光 渦

微 粒 子 回 転

高 出 力 高 強 度 光 渦 の 発 生

光 渦 の 応 用


• らせん 波 面

光 渦

• 位 相 特 異 点 ⇒ 軌 道 角 運 動 量

散 乱 力

位 相 特 異 点

角 運 動 量

Intensity

l = 0

Phase

l = 1 l = -1


超 解 像 顕 微 鏡

• Up-conversion Fluorescence Depletion

• or STED (>4GW/cm

2 )

蛍 光 を 抑 制

光 渦

599nm

超 解 像 顕 微 鏡

通 常 の 顕 微 鏡

T. Watanabe,Y. Iketaki,,, T. Omatsu, et.al.,

Opt. Express 11 No.24 (2003) 3271-3276.

~100nmの 空 間 分 解 能 達 成


90W ピコ 秒 レーザーシステム

位 相 共 役 レーザーシステム

Master laser

HCL

(f=750mm)

パワー 増 幅 器

VCL

(f=150mm)

Nd:YVO 4

Nd 1at.%

Output

PC-MOPA

Output

135W CW Diode

Pumping

93W CW Diode

Pumping

K. Nawata, T. Omatsu, et.al., Optics Express 15 (2007) 9127


出 力 特 性

Booster output power (W)

100

80

60

40

20

PRF 1MHz

Input power 30W

92W

η opt ~50%

100

80

60

40

20

0

0

0 50 100

Pump power of Booster Amplifier(W)

Extraction efficiency (%)

Intensity (a.u.)

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

自 己 相 関 波 形

-20 -10 0 10 20

Time (ps)

Master laser

Output

6.2ps

8.7ps


側 面 励 起 バナデート 増 幅 器

Nd:YVO 4

- 長 い 相 互 作 用 長

- 高 いレーザー 利 得 (>1,000)

Gain

10 2

10 1

10 3 LD Power(W)

10 0

0 10 20

ダイオード

Stimulated emission

Lasing wavelength


熱 光 学 効 果

Nd ドープレーザー 増 幅 器

H

~100 o C

4

G 9/2

ダイオード

4

F 5/2

4

F 3/2

スラブ 増 幅 器

808nm

4

I 15/2

4

I 13/2

4

I 11/2

励 起 ダイオード

等 価 的 な 熱 レンズ 効 果

4

I 9/2

鏡 像

指 数 関 数 的 熱 分 布


共 振 器 設 計

O.C.

(R=85%)

L 1 L 2 L1 < L 2

g 1

E.M.

g 2

TEM 00

VCL 1

(f=50mm)

Nd:YVO 4

VCL 2

(f=50mm)

10°

unstable

TEM mn

x

Focusing

optics

y

z

Laser Diode

unstable

共 振 器 安 定 性 ダイヤグラム


グイ 位 相

HG 10 + i HG 01 = LG 01

+ i

=

0 π 2π

L 2

垂 直 VCL f CL

f VCL

CL

L 1

Output coupler

0

水 平 VCL TL

π

VCL


光 渦 レーザー

位 相 板 挿 入 型

ドーナツビーム 励 起 型

J.-F. Bisson et.al. Laser Phys. Lett. 2,

(2005) 327

M 2 (R=85%)

CL 1

CL 2

(f=50mm)

LG

Nd:YVO 4

CL

L 2

D

L1

Oron et.al. APL 74 (2001) 1373. LG(???)

M 1 (HR)

(f=50mm)

Pump Diode

(50W@808nm)

M. Okida,, T. Omatsu, Opt. Express, 15, (2007) 7616

M. Okida, T. Omatsu et.al. Applied Physics B (in press)


光 渦 レーザーの 出 力 特 性

50W pump

Output power [W]

8

6

4

2

HG LG

10

Mixed mode

Unstable

0

0 10 20 30 40 50 60

Pump power [W]

1.3μm レーザー

Output power [W]

20

15

10

5

Vortex

Multimode

TEM 00

0

0 10 20 30 40 50 60

Pump power[W]

1.06μm レーザー


高 出 力 1.3μm 光 渦 レーザー

CL

CL

HR

Nd:YVO 4

OC

Diode

Near field

Far field


軸 対 称 偏 光 モードレーザー

M 1 (HR)

CL 1

(f=50mm)

CL 2

(f=50mm)

QWP

Nd:YVO 4

フォトニック 結 晶 ミラー

CL D

Telescope

Pump Diode

(50W@808nm)

J. Hamazaki ,, T. Omatsu, Opt. Express 16 (2008) 16762


軸 対 称 偏 光 モード 出 力


光 渦 の 応 用 実 験 光 学 系

Nd:YAG

CW 1064nm

1.5W

Polystylene

1.59

800nm

Water

Cell

Light

PC

f=50

f=300

HWP

f=300

IRIS

f=300

f=700

HWP

ND

PBS

OL(100x)

N.A 0.80

CW

Green laser

75mW

BS

IR-cut

Stage

Tracer

(540-570nm)

φ 175nm

SLM

CCD

monitor


流 れの 速 度 ベクトル

光 渦

ガウスビーム


結 論

光 渦 レーザー

18W @ 1.06μm, 8W @ 1.3μm

空 間 変 調 器 を 用 いた 光 渦 発 生

複 素 振 幅 変 調 法 の 提 案

流 れの 可 視 化

マイクロケミカルリアクター

ドラッグデリバリー

+ ー

+

ー + ー

ー ー + ー

+

+

光 渦 を 用 いたマイクロ 流 路 概 念 図


連 絡 先 ・ 問 合 せ 先

千 葉 大 学 産 学 連 携 ・ 知 的 財 産 機 構

特 任 教 授 井 上 里 志

TEL 043-290-3567

FAX 043-290-3519

e-mail satoshi_inoue@faculty.chiba-u.jp

More magazines by this user
Similar magazines