図１１：1480 nmの光励起で1550 nmのレーザ発振を微小光共振器で実現 そこで，1480 nmの波長を励起光として用いて，共振器を励起し，レーザ発振を試みた．その結果を図11に示す．励起光5 μWにて明確な発振しきい値が観測され，レーザ発振が実現できていることが確認できた．これは世界最小クラスのErドープレーザである． パルスレーザを実現するためには，可飽和吸収体を付与する必要がある．可飽和吸収体として，Erドープモードロックファイバリングレーザで広く実績のある，カーボンナノチューブ(CNT)を選択した．はじめに，CNTが可飽和吸収応答を示すことを確認する必要がある．そこで，微小光共振器にCNTを修飾し，Q値の変化から可飽和吸収を確認することとした．すなわち，吸収が低下すればQ値が向上するはずであり，それが入力光強度にどのように依存するかを調べれば良い．その結果を図12に示す．Q値測定から得られた吸収係数を算出すると，入力光パワーを向上させるにつれて，吸収が低下していることが確認できた．これは可飽和吸収の存在を直接示す結果である． 図１２■CNT修飾トロイド微小光共振器の入力光強度に対するQ値測定から得られた吸収係数 存在を確認するところにある．繰り返し光パルスが極めて高く，共振器のQ値が非常に高いため，従来とのリング共振器とは全く異なる領域を扱うので，計算によるパラメータの見積もりが必要不可欠である． その結果を図13に示す．実験で実現しうるQ値であるQ値107と108それぞれにおいて，利得と可飽和吸収の変調深さをパラメータとしてモードロックに必要な条件を求めた．図11の結果から，共振器を1周する毎の利得はおおよそ10-3程度であることがわかっている．これはErの利得断面積から見積もられる値ともよく一致している．つまり，この利得においてモードロックを得るためにはQ値が107の共振器では難しく，108の共振器が必要であることがわかった．なお，この条件は繰り返し周波数が100 GHzの場合であり，繰り返し周波数を10 GHz程度まで下げる大きさの共振器を用いることでQ値107の共振器でもモードロック出力が得られることがわかった．詳細は研究論文発表したのでそちらを参照頂きたい6)． この知見は，レーザ開発において必要不可欠であり，我々は世界最小級のErドープモードロックレーザの実現に向けて歩みを進めることができた． 図１３■Q値107及び108の共振器におけるモードロック発振の条件．横軸は変調深さ，縦軸は１周あたりの利得． Er利得とCNTの可飽和吸収の両方を確認できたので，次の課題はモードロックレーザを実現するパラメータの− 108 −
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