外部共振器型半導体レーザー装置の製作 物理工学専攻 小菅 洋介 （Ｍ１） 〔指導教員： 熊倉 光孝〕 物理工学専攻 小菅 洋介 （Ｍ１） 〔指導教員： 熊倉 光孝〕 実施期間： 平成２０年１０月 ～ 平成２１年２月 （平成２０年度後期 ５単位）
Light Amplification by Spontaneous Emission of Radiation LASER Light Amplification by Spontaneous Emission of Radiation ・ C. H. Townes & A. L. Schawlow (1958) 理論的可能性 ・ T. H. Maiman (1960) 実現 物理学者の研究対象 自分で作るもの レーザー技術の研究 物性研究、化学への応用 計測・加工への応用 1980年代 市販品を利用 中身は知らない、利用するだけ 2000年～
LASER ― 幅広い総合科学・技術の結晶 理解するには自作するのが一番 ・ 原子物理学、分子物理学 幅広い物理学 様々な特性を利用した ・ 電磁気学、結晶光学 幅広い物理学 ・ 高いコヒーレンス ・ 狭帯域（高い周波数純度） ・ 高輝度 ・ 時間分解能 様々な特性を利用した 幅広い応用可能性 多彩な要素技術 ・ 結晶材料、材料特性、薄膜、半導体 ・ 微細加工、精密機構、 電子回路 ・ 熱工学、温度安定化 理解するには自作するのが一番
プロジェクトの目標 レーザー装置を自作 安価に入手可能な半導体レーザー素子 ・ 狭帯域（高い周波数純度）: 周波数安定化 ・ 狭帯域（高い周波数純度）: 周波数安定化 原子の冷却・光による運動操作 （ 原子光学 ） 外部共振器を利用した光フィードバック レーザー装置を自作 ・ 物理光学、レーザー工学、光計測・制御 の深い理解 ・結果を目で見て、光科学に対する強い興味 喚起
プロジェクトの経過 ・ 論文検索、内容紹介 設計・製作に必要な知識 ・ ＰＣを利用して設計、作図 ・ 組み立て、調整 特性評価（波長、出力） ・ 論文検索、内容紹介 論文紹介 設計・製作に必要な知識 ・ ＰＣを利用して設計、作図 工場での機械加工（ホルダー） 、電子工作 部品の選定 （ミラー、ＰＺＴ、プリズム） ・ 組み立て、調整 特性評価（波長、出力） 周波数制御・安定化の確認
外部共振器型半導体レーザー f 外部共振器 共振器 － ＋ 偏光ビーム スプリッタ ＰＺＴ Detector Ｍ ＰＺＴ Ｍ 共鳴周波数 f r ＝ f 共鳴周波数 f r ≠ f レンズ 半導体レーザー素子 780 nm － ＋ 定電流電源
外部共振器型半導体レーザー レンズ 偏向ビーム スプリッタ 外部共振器 780nm 30 mW
周波数安定化 50 ＭＨｚ 以上にわたる周波数制御 光フィードバック 弱 50 MHz 外部共振器の透過光出力 光フィードバック 強 光フィードバック 弱 50 MHz 外部共振器の透過光出力 光フィードバック 強 50 MHz 外部共振器への周波数追従・ロック 50 ＭＨｚ 以上にわたる周波数制御 外部共振器の共鳴周波数
周波数安定化 外部共振器の共鳴位置で周波数ロック 周波数幅 ＜ 10 MHz 光フィードバック 弱 ; 外部共振器周波数 ： 固定 強 光フィードバック 弱 ; 外部共振器周波数 ： 固定 50 MHz 外部共振器の透過光出力 50 MHz 時 間 外部共振器の共鳴位置で周波数ロック 周波数幅 ＜ 10 MHz
プロジェクトの結果 レーザー装置を自作 安価に入手可能な半導体レーザー素子 ・ 狭帯域（高い周波数純度）: 周波数安定化 ・ 狭帯域（高い周波数純度）: 周波数安定化 外部共振器を利用した光フィードバック ・ 物理光学、レーザー工学、光計測・制御 の深い理解 ・ 結果を目で見て、光科学に対する強い興味 喚起