飛行場や高速道路等の高速交通網の発達に伴い、交通の安全運行のための視程の光学的な評価技術の重要性が高まっている。しての光学計測技術の開発が待望されている。これらの計測は都市環境等の生活環境の近傍で行う必要があるため、安全性の確保が重要課題となる。アイセーフ領域のレーザは網膜の損傷閾値が他の波長領域のレーザに比べて格段に高いことから、これらの環境計測光源として期待されている。これまでは十分な性能を有するアイセーフレーザが開発されていなかったため、上記の計測は生活環境から離れたところに限定されていた。視程計とは、大気中におけるレーザの透過率や大気の消散係数を測定することにより視程を計測するものである。視程計用のレーザとしては、小型高効率であること、発振波長が安定であること、及び野外計測のため機械的/熱的に安定であることが必要である。従来の視程計用光源としては、Nd:YAGレーザ等が使用されていたが、安全性の問題から運用上の制約があった。飛行場の滑走路においては、着陸するパイロットの視線方向の視程計測(斜め視程計)は重要であるにもかかわらず実現に至っていない。本論文では、視程用光源として、半導体レーザ(LD)励起Tm及びHoマイクロチップレーザの適用を提案し、その開発を行っている。LD励起Tm及びHoマイクロチップレーザは眼に安全なアイセーフ領域で発振し、小型高効率で高い波長安定性が期待できるとともに、共振器構造がシンプルであり機械的にも頑強といった特徴を有し視程計用として適したレーザである。本研究において、まずTm及びHoレーザの基礎特性を明らかにするため、外部共振器型LD励起Tm:YAGレーザを開発し、そのレーザ基礎特性を測定した。レンズ焦点躍離依存性を詳細に明らかにした。発振スペクトルの温度依存性について初めて明らかにした。その結果、Tm濃度を減少させることによりレーザ出力及びスロープ効率は増加し発振閾値は減少すること、またレーザ特性は結晶温度に依存し、結晶温度を低下させることによりレーザ出力及びスロープ効率は上昇し、発振閾値は低下すること等を明らかにした。この結果を利用してLD励起Tmレーザについてレーザ出力特性から小信号利得及び飽和強度の温度依存性を初めて決定した。飽和強度の温度依存性はレーザ出力特性の温度依存性と同様に、結晶温度の低下に伴い小信号利得及び飽和強度が上昇することを明らかにした。次に、このレーザを視程計に応用するためにはコンパクトで高安定な単一モードレーザを機成する必要がある。そこで本研究において、レーザ結晶及びレーザ結晶の両面に反射鏡を蒸着することによりモノリシック共振器を形成したTm:YAG及びTm,Ho:YAGマイクロチップレーザを開発し、常温発振に初めて成功し、単一縦モード発振を実現した。スペクトル特性等のレーザ特性を初めて詳細に明らかにした。この研究において、マイクロチッフレーザのレーザ結晶の厚さ、共振器形状(結晶の形状)及び結晶温度を変える事により発振モード特性、マイクロチップ共振器形状が出力やビームパターンに与える影響等を測定した。その結果、マイクロチップレーザによる単一縦モード発振を実現し、さらに単一縦モード出力は結晶温度の低下に対して上昇することを示した。平面共振器は球面共振器と比べて出力やスロープ効率は低く発振閾値は高いが、レーザの横モード特性は良好で、ほぼTEM00モードの発振が得られることが初めて明らかとなった。マイクロチップレーザはモノリシック共振器から構成されているため、小型で振動等に強く安定なレーザであるが、発振波長の制御が困難であった。より行われていたが、この手法だとレーザや野外の状態に応じた高速な波長制御が不可能であった。本研究において、複合共振器を適用したマイクロチップレーザを考案し、マイクロチップレーザの発振波長の能動制御を試みた。その結果、PZTによるTm:YAGマイクロチップレーザの波長制御に初めて成功した。複合共振器をTm:YLFマイクロチップレーザに適用し、極めて広い波長範囲における単一縦モード発振時の波長制御に初めて成功した。以上の研究によりアイセーフ視程計に適用可能な小型で高効率のマイクロチップレーザ発振器が開発された。(大型トカマクのための炭酸ガスレーザ干渉計に関する研究)OPAC(蔵書検索)お気に入り編集マイメニューの機能は、JavaScriptが無効なため使用できません。ご利用になるには、JavaScriptを有効にしてください。