2017, Aug.
No.

353

CONTENTS
レーザー共振器開発に向けた
アキシコンレンズの反射・偏光特性の研究
研究所創立３０周年記念行事を開催
主な学会等報告予定

ISSN 0914-9805【表紙図】(a)（左から）アキシコンレンズへの入射光（p-偏光）、反射光のp-およびs-偏光成分、(b)入射光（ラジアル偏光）、反射光のp-およびs-偏光成分の各強度分布の計算結果。図中赤矢印はそれぞれの偏光方向を示す

レーザー共振器開発に向けた
アキシコンレンズの反射・偏光特性の研究
レーザープロセス研究チーム

ハイク コスロービアン

いた共振器に関する研究はすでに行われており、CCR■はじめに標準的なレーザー共振器のキャビティは平面ミラーの共振器（全反射ミラー）への利用や、熱誘起によると球面ミラーとの組み合わせにより設計、構成される

ビーム非点収差のCCRの回転による補償などに関するが、ラゲールガウスモードやラジアル/タンジェンシャ

報告例がある1）。これらの光学素子の基本的な偏光・ル偏光のような特定のレーザーモードや偏光を必要と反射特性について検討するため、再帰反射ビームのp-する応用や、固体レーザーにおける熱誘起波面歪みを偏光およびs-偏光成分の強度分布の計測実験や、フレ低減する目的においては、これとは異なる構成の共振ネル方程式に基づくケース計算を行ってきた。CCRの器が用いられる。コーナーキューブレトロリフレク

特性については理論的な研究も多く報告されているこタ ー（再 帰 反 射 器）（CCR）と ア キ シ コ ン（円 錐）レ ン ズとから、本報告では主にALを用いた研究結果につい（AL）は、共通した興味深い反射・偏光特性を持つ光て述べる。

学素子である。その一つは、反射光が入射光と逆方向■CCRおよびALにおける全反射過程へ戻るという特性である（CCRでは入射ビームの方向

N-BK7ガ ラ ス 製CCR（n=1 . 5 0 7（ 1 0 3 0 n m ）、臨 界は任意、ALでは頂角が90度で、入射方向は円錐の底角41.57 °）および溶融シリカ製AL（n=1.45（1030 nm）、面に対して垂直であることが条件）。もう一つの特性臨界角43.6°）（図1(a)）を用いて、計算と実験の両面よは反射ビームがコヒーレントな性質を保持する、といり、それらの全反射過程について検討した。ガラスなうものであり、この特性は共振器内での受動的コヒーどと大気の境界面におけるp-偏光およびs-偏光の反射レントビーム結合技術にも応用可能である。CCRを用はフレネル方程式によって表され、両媒質が透明であ

公益財団法人レーザー技術総合研究所

レーザー･クロス

次ページへつづくレーザー共振器開発に向けたアキシコンレンズの反射・偏光特性の研究行ったが、ここでは入射光をp-偏光およびラジアル偏光とした場合の結果について述べる。入射ビームがp偏光の場合、まずガウス強度分布を持つp-偏光（X軸方向の偏光）がALに向かって（+Z方向）伝播するものと仮定した（図2(c)）。入射光は損失なしでALにより反射され、逆方向（-Z方向）に伝播する。反射の偏光による強度変化、および方位角αに対する位相差分布を決定するため、入射ビームの電場をとして反射ビームのp-およびs-偏光成分の各電場を計ωは角周算した。ここでE0は光電場の振幅、kは波数、波数、φ は初期位相であり、計算には位相シフト（δp、δs ）
お よ び 方 位 角(α)を 取 り 入 れ た。詳 細 は 割 愛 す る が（ILT2017年 報 pp.14-19を 参 照）、計 算 は、（1）
再帰反【図1】(a)（左）AL、（右）CCRの 写 真、(b)（左 か ら）AL、入射ガウシアンビーム、CCRのXY-断面図、(c)(b)の3次元表示図と全反射時の光路例

射は二つの接線表面上（点A、B）での連続的な全反射により起こる（図2 (b),(c)）、（2）直交座標系のユークリッ
ド回転/鏡映変換、（3）Abelès条件（δp = 2δs ）の適用、の三つの条件下で行った。表紙図（a）に、反射ビームる場合、位相シフトはπまたは0である。一方、全反のp-偏光、s-偏光成分の強度分布プロファイルの計算

射の場合、位相シフトは以下の式により与えられる2）。

結果を示す。同様の手法により、ラジアル偏光を持つ(1)

入射ビームに対する反射の偏光による強度変化、方位(2)角αに対する位相差分布の計算も可能である（表紙図δp 、δs はそれぞれの偏光の反射に伴う位相シフト、θ(b)）。これらの計算から、ALを用いた共振器では、直は入射角、N = n1/n2 (>1)は入射および屈折（エバネッセ

線偏光ビームは再帰反射後非偏光化（局所的に楕円偏ント）媒体の屈折率の比である。

光となる）し、不変ではない（偏光を維持できない）こ

図1(b)、(c)に示すように、CCR、ALとも入射ビームとがわかった。この結果は、反射時に偏光を維持するが反射防止コーティングされたベース面に対して垂直（δs=0）金属被覆反射面を有するALに対しても有効でに入射した場合、ALの反射（2点）での軸線に対する全ある。実際にδs=0とした条件での計算では、直線偏光反射角は45°となり、CCRの場合には三つの反射面では不変ではなく、反射を繰り返すとビームはラジアルの全反射角はそれぞれ54.74°となる。式(1)、(2)から、偏光に変化する傾向がある。一方ラジアル偏光ビーム

CCRではp-偏光およびs-偏光の反射に対し、一回の反では、再帰反射後の偏光は不変（p-、s-偏光成分間の位射ごとにそれぞれδp = 123.78、δs = 78.986の位相シフ相差が0）である。つまり、AL共振器の固有モードはトが生じる。一方溶融シリカ製のALでは、反射ごとラジアル偏光成分を有することを示している。にそれぞれδp = 49.8、δs = 24.9の位相シフトが生じる。
興味深いことに、Abelès条件とも呼ばれるδp = 2δsの関係は、常にNとは無関係に成立する 3）。留意すべ
きは、CCR、ALとも、素子を通過するビームの光学距離はp-、s-偏光電場間の位相シフトに寄与しないという点である。つまり位相シフトは全反射過程のみから生じる。

■反射ビームの強度および位相差分布
種々の偏光を持つビームを入射した際のALからの反射の強度および位相差分布について多くの計算を2【図2】反射ビームプロファイル計測実験配置

■まとめと今後
本研究では、新規の全反射素子のレーザー共振器への応用を目指し、コーナーキューブ（CCR）およびアキシコンレンズ（AL）の全反射における偏光特性につい【図3】反射ビームの各強度分布の観測例（（左）偏光解消
時、（中）p-偏光成分、（右）s-偏光成分）■実験による検証て理論的、実験的に検討した。その結果、直線偏光の入射ビームは再帰反射後非偏光化し、偏光が保持されないことが明らかとなった。この結果は、CCRおよびALを共振器に応用するためには、再帰反射の偏光特再帰反射後のビームのp-およびs-偏光成分の強度分性を十分に考慮することが必要であることを示してい布を実験的に計測し、計算値と比較した。実験配置をる。今後、偏光特性に関する理論的研究を行うととも

図2に示す。入射光にはp-偏光、TEM00 modeのLDレーに、実際に全反射素子を用いたYb:YAGレーザー発振

ザ ー（直 径 約5 mm）を 用 い た。レ ー ザ ー 光 は 透 過 率実験を行い、実験的な検証をさらに進めていく予定で10%のビームスプリッタ（BS）および偏光ビームスプある。

リッタ（PBS）を通過し、再帰反射素子（AL）により反射謝辞：される。反射光のs-偏光成分はCCD2により観測され、本研究の一部は、科学研究費補助金（基盤研究(C)、課p-偏光成分はBSによりその90%がCCD1で観測される。

題番号JP16K04986）の支援の下行われた。

偏光解消時の反射ビームの強度分布はPBSを光路から参考文献除去した後CCD1により観測した。観測例を図3に示

1) V. K. Orlov, Ya. Z. Virnik, Sov. et al., J. Quantum Elec-

す。画像の中央に観測される特異点は、ALの頂点先端での回折によるもので、計算では考慮していない。
この点を除くと表紙図(a)と図3は高い類似性を示しており、計算結果が実測値をよく再現することがわかる。
このことから、前項で述べた結論は妥当性の高いもの

tron., 8, 799 (1978).
2) M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 7th Edition,952 (1999).
3) F. Abelès, C. R. Hebd. Seances Acad. Sci., 230, 1942(1950).

であると考えられる。

REPORT研究所創立３０周年記念行事を開催
1987年に創立された当研究所は本年10月に創立30周■平成28年度成果報告会年を迎えることとなりました。これを記念し、7月21

当研究所では、レーザー技術の普及啓発や産業界へ日、平成28年度成果報告会、記念講演会（以上、於千の広報等を目的に、毎年7月に研究成果報告会を開催

里ライフサイエンスセンター）、ならびに記念祝賀会しています。今年の成果報告会は創立30周年記念行事（於千里阪急ホテル）を開催しました。の一環として開催し、「光学素子のレーザー耐力評価」や「レーザーによるコンクリートの欠陥検査」など、最新成果の発表を行いました。当日は100名以上のご参加があり、熱心な質問や貴重なご意見を多数いただきました。

■創立30周年記念講演会
記念講演会では150名を越える皆様にご参加いただきました。井澤靖和所長の「レーザー総合技術研究所の30年」と題した、レーザー総研の研究概要や今後の方向性についての講演に続き、森詳介氏（関西経済連【写真1】研究成果報告会の様子合会相談役）から、「関西経済の現状と課題」というテー3マで記念講演を賜りました。規模の大きさ、アジアとの結びつきの強さといった関西経済の特徴やリニア中央新幹線開業時期の前倒し、万博誘致等の関西経済連合会の取組について幅広くご紹介いただき、また、【写 真2】関 経 連 相 談 役 森 技術基盤強化のために産学詳介氏による記念講演
連携を強めていくことの重【写真4】祝賀会の様子

要性について示していただきました。

賛 助 会 員、共 同 研 究 員 な ど、■「泰山賞」贈呈式

学界、産業界から、100名を越記念講演会に先立ち、今年9回目を迎えた「泰山賞」

える皆様のご出席をいただきの贈呈式を行いました。以下のお二人に大石富彦理事

ま し た。森 英 介 衆 議 院 議 員、長から表彰状ならびに副賞を贈呈しました。

兒玉了祐大阪大学レーザー科【レーザー功績賞】三間圀興氏学研究所長、近藤公伯量子科
学技術研究開発機構部長から【写真5】森英介衆議院議員の祝辞祝辞をいただきました。そのレーザー核融合をはじめとするレーザープラズマ科学研究推進への貢献【レーザー進歩賞】平等拓範氏

後、レーザー学会加藤義章会長のご発声で乾杯し、約固体レーザーの小型化と非線形光学波長変換の先駆

1時間半の歓談後、藤田雅之主席研究員の挨拶で閉会的研究しました。出席者には30周年記念誌が贈られました。

■創立30周年記念祝賀会■記念誌「レーザー総研30年の歩み」

記念講演会終了後、記念祝賀会を開催しました。長

30周年を記念して「レーザー総研30年の歩み」を刊行

年にわたりご支援、ご指導をいただいた、歴代の役員、し ま し た。I LTホ ー ム ペ ー ジ(http://www.ilt.or.jp)
からダウンロードしていただけます。

【写真3】泰山賞贈呈式（左から大石富彦理事長、三間圀興氏、平等拓範氏、井澤靖和所長）【写真6】兒玉了祐 【写真7】近藤公伯 【写真8】加藤義章
大 阪 大 学 レ ー 量子科学技術研 レ ー ザ ー 学 会 会
ザー科学研究所 究開発機構部長 長の乾杯
長の祝辞の祝辞

主な学会報告8月31日（木）〜 9月1日（金）第35回レーザセンシングシンポジウム（情報通信機構：小金井市）
染川 智弘「海上メタンガスラマンライダーの開発」9月5日（火）〜 8日（金） 第78回応用物理学会秋季学術講演会（福岡国際会議場）
ハイク コスロービアン 「コーナーキューブレトロリフレクター共振器のレーザー特性」
李 大治 「Radiation modes in a grating structure with dielectric substrate」
染川 智弘「フェムト秒ダブルパルスLIBSによる信号増強効果のフルーエンス依存性」
谷口 誠治「ゼロフォノンライン励起Yb:YAG TRAMレーザーの発振特性」
Laser Cross No.353 2017, Aug.

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発行／公益財団法人レーザー技術総合研究所 編集者代表／谷口誠治 〒550 - 0004 大阪市西区靱本町1-8-4 大阪科学技術センタービル4F TEL(06)6443-6311 FAX(06)6443-6313

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