− 41 −レーザプロセッシングレーザプロセッシングAF-2019220-B3一般研究開発助成AF-2019221-B3一般研究開発助成レーザ加工，波長変換用光源マイクロチップレーザ，複合構造，常温接合ishoji@elect.chuo-u.ac.jpレーザー加工高出力レーザー，液体金属，熱光学効果yasuhara@nifs.ac.jp中央大学 理工学部 電気電子情報通信工学科 教授自然科学研究機構 核融合科学研究所 教授庄司 一郎安原 亮単一縦モード直線偏光で動作する 高熱伝導率流体冷却による固体レーザーの高出力化小型高出力モノリシック複合構造MOPAレーザの開発本研究では波長変換に最適な新しい小型高出力レーザとして，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MOPA（マスター発振器−パワー増幅器）の開発を目的とした．MOPA構造に先立ち，まず増幅部のない複合構造マイクロチップレーザを作製した．端面励起の厚さ100 μmのマイクロチップとしてはこれまでで最大級となる，出力550 mWの単一縦モード動作が得られた．一方，MOPA構造は作製には成功したものの，接合強度が弱くレーザ発振実験の際に剥がれてしまい，まだ動作確認をするには至っていない．今後はプロセスをさらに改良し，接合強度の高い平凸マイクロチップ複合構造およびMOPA構造を作製することにより，単一縦モード・高ビーム品質・高出力レーザの実現を目指す．レーザー動作における光（励起光）から光（レーザー光）の変換過程では、100% の変換効率が得られない。変換されない部分は熱となりレーザー性能を劣化させるため、レーザーの高出力化には冷却技術が必須となる。固体レーザー媒質の冷却媒体に常温で液体となる「液体金属」を用いた冷却方法を採用し[8,9]、冷却性能の格段の向上によるレーザーの高出力化に着目した。これは、冷却媒体そのものを高熱伝導率化（水に比べて30倍程度の熱伝導率が見込める）することで、様々なレーザー装置の高出力化が可能となる広範に応用可能な技術である。レーザー高出力化技術のブレークスルーを実現し、レーザー加工の応用範囲拡大を目指す。本報告では、液体金属による固体レーザー媒質の冷却効率を調査するために、①数値シミュレーションによる検討、②実験による比較を行った結果を報告する。
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