4I15/2図９■エルビウムEr3+のエネルギー準位 4F7/24H11/24S3/24F9/24I9/24I11/24I13/2 ４．まとめ■謝■辞■参考文献■3.75 µm[1] K. Goya, H. Matsukuma, H. Uehara, S. Hattori, C. Schäfer, D. Konishi, M. Murakami, S. Tokita, Plane-by-plane femtosecond laser inscription of first-order fiber Bragg gratings in fluoride glass fiber for in situ monitoring of lasing evolution, Opt. Express. 26 (2018) 33305. https://doi.org/10.1364/oe.26.033305.損失なくシングルモード光ファイバーとの光結合が可能であることが示唆された。 つづいて、経時による出力安定性を評価した結果を図７に示す。出力1.8 mWにおける出力安定性を観察したところ、暖気後（およそ20分後）以降は少なくとも100分間では大きな出力の変動は見られず、暖気時の出力増加や周期的な変動は励起光源（LD976 nm）の変動に起因していることを確認した。以上の結果から、ファイバー端部の周辺素子の耐性については課題が残るものの、試作したASE光源については、実用性能を充たしていると判断した。またこれまでに開発した高出力フッ化物ファイバーレーザーに関する要素技術[1,5]を組み合わせれば、より安定した光源装置に仕上がることが期待できる。 提案するASE光源について、ErとDyの添加濃度や、ファイバー長や光学系の最適化を行い、実用性能に耐えうる設計条件を示した。また、本装置を用いて実際に計測実験を行い、自由空間及び光ファイバー結合によりメタンガスの吸収分光計測が可能であることを確認した[4,6]。さらに課題であった波長、出力の安定性について調査を行い、励起光源由来の変動は確認できるものの、これは解決可能な課題である。また、オペレーションについてもターンキーオペレーションが可能で、煩雑な光学調整等を要しないことから提案するASE光源を用いた中赤外域の分光計測装置として導入のハードルは低いといえる。一方で長波長帯（3500 nm～）高出力化について、現有の構成では限界があり、添加元素の選定[3,7]や励起波長の増設により達成の見込みがある。具体的には、図９に示すように長波長側の利得を増加させる場合には、Er：4F9/2→4I9/2の発光を利用する必要があり、1950 nmの励起光源が必要である[8]。 本研究は、公益財団法人天田財団の一般研究開発助成のご支援を受けて実施しました。深く感謝いたします。また共同研究者である京都大学化学研究所 教授 時田茂樹氏、核融合科学研究所 准教授 上原日和氏に感謝します。 [2] K. Goya, H. Uehara, D. Konishi, R. Sahara, M. Murakami, S. Tokita, Stable 35-W Er: ZBLAN fiber laser with CaF2 end caps, Appl. Phys. Express. 12 (2019) 102007. https://doi.org/10.7567/1882-0786/ab3f44. [3] J. Wang, X. Zhu, M. Mollaee, J. Zong, N. Peyhambarian, Efficient energy transfer from Er 3+ to Ho 3+ and Dy 3+ in ZBLAN glass , Opt. Express. 28 (2020) 5189. https://doi.org/10.1364/oe.384435. [4] K. Goya, A. Mori, S. Tokita, R. Yasuhara, T. Kishi, Y. Nishijima, S. Tanabe, H. Uehara, Broadband mid-infrared amplified spontaneous emission from Er/Dy co-doped fluoride fiber with a simple diode-pumped configuration, Sci. Rep. 11 (2021) 1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84950-y. [5] H. Uehara, D. Konishi, K. Goya, R. Sahara, M. Murakami, S. Tokita, Power scalable 30-W mid-infrared fluoride fiber amplifier, Opt. Lett. 44 (2019) 4777. https://doi.org/10.1364/ol.44.004777. [6] K. Goya, Y. Koyama, Y. Nishijima, S. Tokita, R. Yasuhara, H. Uehara, A fluoride fiber optics in-line sensor for mid-IR spectroscopy based on a side-polished structure, Sensors Actuators B Chem. 351 (2022) 130904. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130904. [7] J. Wang, X. Zhu, R.A. Norwood, N. Peyghambarian, Widely wavelength tunable Dy 3+ /Er 3+ co-doped ZBLAN fiber lasers , Opt. Express. 29 (2021) 38646. https://doi.org/10.1364/oe.443808. [8] L. Zhang, S. Fu, Q. Sheng, X. Luo, J. Zhang, W. Shi, Q. Fang, J. Yao, Gain-Switched Er-Doped Fluoride Fiber Laser at ~3.75 μm, Photonics. 11 (2024) 449. https://doi.org/10.3390/photonics11050449. 1950 nm ESAGSA975 nm− 313 −
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