技術論文の概要
ハイパワーシングルモード光ファイバー結合
3Wで80%のシングルモードファイバー結合率 — 理論上の限界に迫る。
教科書上では、シングルモードファイバーへの結合は単純明快に見える。数ミクロンのコアにレーザを注入すれば、反対側からクリーンなTEM00ガウスビームが得られる。 しかし実際には、出力がいくつかの百ミリワットを超えると、結合効率が低下し、ビーム指向のドリフトが発生するため、ほとんどのハイパワー or 高出力アプリケーションではマルチモードファイバーに回帰せざるを得ず、その結果、当初そのアプリケーションに求められていたビーム品質が損なわれてしまいます。
Novanta社とSchaefter+Kirchhoff社（ハンブルク）の5名の著者による共同執筆のこの技術論文では、Novanta社のgemおよびopus DPSSレーザ （473～1064 nm）において、532 nmで入力3 Wに対し出力2.4 Wを達成し、RMS 4.9 gの振動および45時間の連続動作を通じて機械的安定性が実証された。
主なポイントは以下の通りです：
- ハイパワー or 高出力におけるシングルモードファイバー結合がこれまでなぜこれほど困難であったのか――ほとんどのアプリケーションではマルチモードに妥協している
- Novanta + Schaefter+Kirchhoff システムが、理論上の限界値である85％を5ポイント下回る80％の結合効率を達成する仕組み
- SMファイバー結合が不可欠となる場面：超分解能顕微鏡、量子センシング、NVセンター関連の研究、ビーム指向性に敏感なアプリケーション
- このシステムが過酷な条件下で発揮する性能：16°Cの温度変動範囲で75%以上の効率を維持、4.9 g RMSの振動後も性能低下なし
- 実用的な波長ラインナップ：473、532、561、640、660、671、1064 nmで、70%以上の結合効率を保証
結合効率と温度の関係曲線、振動および長期安定性試験の結果、ならびにNovanta社のgemおよびopus DPSSレーザファミリーにおける利用可能な波長マトリックスについては、技術論文の全文をダウンロードしてご確認ください。マルチモードファイバーを指定し、顕微鏡や量子センシングの用途において許容できないビーム品質の低下を招く前に、ぜひご参照ください。
