CrやFeイオンをII-IV族化合物にドープした物質は、中赤外領域に広い蛍光スペクトルを有し、レーザー媒質として優れた特性を持つため、中赤外領域の次世代レーザー媒質として注目を集めています。芦原研究室では特に、「Cr:ZnS」を用いたレーザーを開発しています（図１）。過飽和吸収体として単層カーボンナノチューブ（SWCNT）を利用することで、パルス発振のセルフスタートという、実用上とても重要なレーザー特性を実現しました。
Materials doped with Cr or Fe ions in II-IV compounds have broad fluorescence spectra in the mid-infrared region and excellent properties as a laser medium, and are therefore attracting attention as a next-generation laser medium in the mid-infrared region. In particular, we are developing a laser using “Cr:ZnS” (Fig. 1). By utilizing single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as saturable absorbers, we have achieved self-starting of pulsed oscillation, a very important laser property for practical use.
Fig. 1 Schematic of our Cr:ZnS mid-infrared ultrafast laser system
- D. Okazaki, H. Arai, A. Anisimov, E. I. Kauppinen, S. Chiashi, S. Maruyama, N. Saito, S. Ashihara, “Self-starting mode-locked Cr:ZnS laser using single-walled carbon nanotubes with resonant absorption at 2.4 μm,” Optics Letters, Vol.44, Issue.7, pp. 1750-1753 (2019).
- D. Okazaki, I. Morichika, H. Arai, E. I. Kauppinen, Q. Zhang, A. Anisimov, I. Varjos, S. Chiashi, S. Maruyama, S. Ashihara, “Ultrafast saturable absorption of large-diameter single-walled carbon nanotubes for passive mode-locking in the mid-infrared,” Optics Express vol.28, 14, pp. 19997-20006 (2020).