■■■プ■■■■■■の両端で長さ■■■■■■の共振器が構成され，単一縦モードでレーザ発振し，そのレーザ光が厚さ■■■■の■■■■■■で増幅されることになる．■■本研究ではff■■の構造に先立ち，まずff■■のような増幅部のない複合構造マイクロチップレーザの作製を行った．増幅用■■■■■■のかわりに無添加■■■を出射端にも接合した構造である．増幅部での発熱がないため，入射端側の無添加■■■の厚さはff■■より短く■■■■とした．波長■■■■■μ■でのコーティング仕様はff■■と同一とし，複合構造マイクロチップレーザ単体としての評価を行った．また，複合構造を持たない単独の■■■■■■との比較も行った．■■ ・ ■常温接合を用いた複合構造の作製■■本研究における最大の特徴は，常温接合技術を用いて複合構造を実現する点である．特に，我々の過去の研究において，表面にコーティング層を有する結晶でも接合可能であることが明らかとなり３），汎用性が格段に高まった．ただし，過去の研究ではレーザ波長に対する無反射コーティングだったのに対し，今回作製した複合構造は接合界面が高反射もしくは部分反射となるコーティングであり，初めての試みであった．■■図２に常温接合プロセスを示す．真空度■■■■■■■程度のチャンバ内に接合する結晶を上下対向して配置する．上側の結晶を取り付けるロッドは上下ff■■方向だけでなく■■■■方向の移動もチャンバ外から制御し，下側の結晶との位置調整ができるようになっている．上下の結晶間隔を数■■■程度とし，横からアルゴン原子ビームを照射する．アルゴン原子ビームは出射口から一定の拡がり角で出てくるため，浅い角度で上下の結晶面全体に照射され，表面近傍の原子層のみエッチングされる．したがって，コーティング層に照射する場合でも，コーティング仕様に与える影響を最小限に抑えつつ，表面原子を活性化できる．本研究で使用した常温接合装置の外観を図３ff■■に，装置内部で結晶表面にアルゴン原子ビームを照射している写真を図３ff■■に示す．■■上下両方の結晶表面が活性化された後，上側の結晶を下ろしていき，チャンバ内部をビデオカメラで撮影し拡大した画像をモニタで確認しながら，位置調整を行って下側の結晶に接触させ，加圧する．本研究では新たに■■■■まで■図２■常温接合プロセス模式図．■測定可能なロードセルを導入し，圧力をリアルタイムでモニタしながら接合を試みた．■■原子レベルでの接合が実現すると，上側の結晶を固定しているロッドを上方に移動することにより，上下の結晶が一体化して引き上げられる．以上のプロセスを繰り返すことで，複合構造を作製した．■■ ・■■レーザ発振実験■■作製した複合構造に対してレーザ発振実験を行った．測定系を図４に示す．励起光源として，中心波長■■■■■μ■，最大出力 ■■■のファイバ結合型半導体レーザ（■■■■■■■■■■■■■■ ■■ ■■■■■■）を用いた．ファイバから出射した励起光を焦点距離■■■■■のアクロマティックレンズでコリメートし，同じく焦点距離■■■■■のアクロマティックレンズで集光し，複合構造に入射した．厚さ■■■■■■の■■■■■■マイクロチップ結晶における集光スポット径は約■■■■μ■であった．■■マイクロチップ結晶の入射端側の接合界面におけるコーティングは，レーザ発振波長■■■■■μ■で高反射（反射率■■■■■■）であると同時に，励起光波長■■■■■μ■に対して高透過（透過率■■■■）となっている．一方，出射端側の接合界面におけるコーティングは，波長■■■■■μ■で部分反射（反射率■■■■）であると同時に，波長■■■■■μ■に対しては，図１ff■■の■■■■構造の場合には高透過（透過率■■■■），図１ff■■のマイクロチップ単体複合構造の場合は高反射（反射率■■■■■■）となっている．また，マイクロチップ結晶および増幅用結晶の■■濃度はそれぞれ ■■■■■■，■■■であった．これより，励起光入射パワーに対する励起光吸収パワーの割合は，■■■■構造のマイクロチップ■■■■■■および増幅用■■■■■■でそれぞれ約 ■■■と約■■■■，マイクロチップ単体複合構造のマイクロチップ■■■■■■で約■■■■と見積もられる．■図３■ff■■■常温接合装置．ff■■■装置内部でのアルゴン原子ビーム照射の様子．■図４■レーザ発振実験模式図．■− 260 −
元のページ ../index.html#262