レーザー装置

フェムト秒Ybファイバー発振器

～30フェムト秒のパルス幅を持つ100 MHz繰り返しのパルス列を発生させます。ファイバーレーザーで30fsパルスを発生できます。2012年6月現在、ちょっと数えてみたところ14台の自作フェムト秒ファイバー発振器がありました。2014年4月の時点では17台に増えていました。さらに2台作成中です。

Ybファイバー増幅器

大小様々な増幅器を研究開発しています。大きいものは～200 Wのレーザーダイオードでダブルクラッドファイバーを励起して60 W程度の出力を得ます。透過型回折格子で増幅されたパルスは高効率に圧縮されます。 80MHzシステムのほかに、10MHzシステムも完成しました。これからは２つの大型ＹｂファイバーＣＰＡシステムを用いて高繰り返し高強度物理の実験が進められます。2012.6現在またまた数えてみたところ、研究室に17台の自作ファイバーアンプがありました。2014年4月にはこれがなんと30台に増えていました！ちょっと増えすぎですね。

エンハンスメント共振器

増幅されたパルス列は外部共振器（エンハンスメント共振器）にどんどん蓄積されていきます。 内部では入射パワーの100倍以上に増幅され、高繰り返しを保ったまま高強度物理の実験ができます。 つまり、超精密分光と高強度物理の接点がこの装置で生み出されます。 共振器内ではkW以上のフェムト秒パルスが集光され、10¹³ W/cm²以上の集光強度が得られます。ここで高次高調波発生が80MHzの繰り返しで実現しています。

大型10MHzレーザーのエンハンスメント共振器を作ってしまいました。10MHzのパルス間隔は距離にして30mです。 つまり、外部共振器も共振器長が30mになるわけです。物性研究所には大型の装置を開発するスペースがあるために実現しました。 1桁大きい共振器を開発したため、パルスエネルギーも1桁大きくなります。 高次の非線形現象の確率は飛躍的に大きくなるわけです。ここから生み出されるコヒーレントVUV光源は他ではできない実験を可能にします。 高次高調波のパワーも桁違いに強くなり、2014.4現在では世界で一番強いコヒーレントVUV光源となっています。

レーザー制御装置

レーザーの精密制御には電子回路は欠かせません。共振器長を驚異的に精密にコントロールするのは楽しいのです。 どんどんマニアックな回路作成装置が充実してきました。ＣＡＤで書いて工作機械で基盤を作成します。

その他

基本的にここに来た人には最初の数カ月で何台かレーザーを作ってもらいます。発振した時とモード同期がかかった時の喜びをぜひ味わってみてください。 毎年新人は１カ月程度でにフェムト秒発振器を作り上げています。自分のフェムト秒レーザーで分光するのは楽しいのです。 最近は中赤外の領域に研究対象を拡大しつつあります。分子の指紋領域で高感度・高分解能分光が可能となると医療・環境応用が広がります。

回路基板作成機、ガラス基板の切断機、研磨機、洗浄機、レーザー加工機などの特殊加工装置も整えつつあます。