■２．研究方法 ■ ・■■モノリシック複合構造■ キーワード：マイクロチップレーザ，複合構造，常温接合 外レーザでは加工が困難な材料や，より微細な加工を要求される用途に対しては，グリーンレーザや紫外レーザといった短波長のレーザがますます必要とされ，その高出力化が求められている．最近，青色領域では半導体レーザの高出力化が進んでいるが，グリーンや紫外レーザはもっぱら■■μ■帯レーザを波長変換することで実現されている．そのため，波長変換に適した■■μ■帯レーザとして，狭線幅と直線偏光性を有するレーザが必要となる．特に，波長変換の効率を今後さらに向上しつつ高出力化を図るためには，究極の狭線幅である単一縦モードであること，かつ，小型で高出力動作可能な，真に実用的なレーザを開発することが極めて重要となる．しかしながら，上記条件を満たす既存のレーザは，構成が複雑で小型化が困難なものがほとんどである．■■小型でかつ高出力を実現するレーザとして，複合構造レーザがある１）．これは，■■■■■■のようなレーザ活性イオン添加材料と，■■■のような無添加材料（排熱材料）を貼り合わせた構造を有し，レーザ材料で発生した熱を排熱材料に逃がすことによって熱効果を抑制し，高出力動作を可能とするものである．しかしながら，従来の複合構造レーザはほとんどが高温プロセスである拡散接合によって作製されていたため，熱膨張率が異なる材料同士を接合することは困難だった．また，最近になって焼結プロセスを用いて作製された複合構造セラミックスレーザが報告されたが２），適用できるのは■■■のような等方性材料に限られている．■■我々はレーザの高性能化を図るための新手法として常温接合を世界に先駆けて導入し，さまざまなデバイスの作製に適用してきた．常温接合は，常温かつ高真空中で試料表面にアルゴン原子ビームを照射し，表面の酸化膜等を除去することによって表面原子を活性化し化学反応性を高め，それらの表面同士を接触させると原子レベルで材料が強固に接合する技術である．常温でのプロセスであることから材料品質の劣化が生じず，これまで，波長変換材料のプレートを複数枚接合した高効率波長変換デバイスを開発したほか，熱膨張係数が■倍異なる■■■■■■とダイヤモンドとの異種材料接合による複合構造レーザを実現した．特に，■■■■■■とダイヤモンドとの接合界面でのレーザ光１．研究の背景と目的 ■■■■■■■レーザやファイバレーザなど波長■■μ■帯近赤中央大学■理工学部■電気電子情報通信工学科■（ ■■■年度■一般研究開発助成■■■■ ■■■ ■■■■） 教授■庄司■一郎■反射損失を無くすため，コーティング層付きの複合構造レーザの作製にも世界で初めて成功した．ダイヤモンドは■■■より ■■倍大きな熱伝導率を有することから，高効率かつ高出力のレーザ動作が得られた３）．■■本研究では上記の研究背景をもとに，波長変換に最適な，単一縦モードかつ直線偏光で動作する，新しい小型高出力レーザを開発することを目的とした．具体的には，単一縦モード発振可能なマイクロチップレーザと増幅用レーザ結晶，そして排熱用結晶を，常温接合技術を用いて一体化した，モノリシック複合構造■■■■（マスター発振器－パワー増幅器）の実現に取り組んだ．■■本研究で作製したモノリシック複合構造レーザを図１に示す．ff■■は■■■■構造で，マイクロチップレーザと増幅用レーザがいずれも■■■■■■，入射端の排熱用結晶が無添加■■■である．無添加■■■の接合界面側表面には，■■■■■■と接合した際にレーザ発振波長■■■■■μ■で高反射となるコーティングを，また，増幅用■■■■■■の接合界面側表面には，■■■■■■と接合した際に■■■■■μ■で反射率■■■■となるコーティングを施してある．これにより，マイクロチッ図１■モノリシック複合構造レーザ．ff■■■無添加■■■■■■■■■■■■■■■■■■複合構造■■■■．ff■■■無添加■■■■■■■■■■■■無添加■■■複合構造マイクロチップレーザ．■− 259 − 単一縦モード直線偏光で動作する小型高出力 モノリシック複合構造MOPAレーザの開発
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