波長可変を可能した3D発光マイクロレーザ

スロベニアのヨーゼフ・ステファン研究所とリュブラナ大学の研究グループは、3次元（3D）の全方向レーザ発振色素ドープコレステリック液晶（CLC）微小液滴のマイクロレーザからの完全な波長可変レーザ発振を初めて実証した（1）。発振波長の同調はレーザ媒質の温度を変えて行われる。

半径方向ブラッグ共振器

今までのマイクロレーザ（または微小共振器レーザあるいはナノレーザ）は、ウィスパリングギャラリーモード設計を用いて形成されてきたが、3D波長可変レーザは等方性分散媒質に埋め込まれたCLC微小液滴（15〜50μｍの直径）を用いて形成された。グリセロールなどの不混和性媒質中に小量のCLC混合物が分散すると、液滴は1秒以内に自然な自己集合を示した。
　CLC分子がCLC液体の中心から表面へ移動すると、CLCのカイラルティは分子の螺旋状ねじれを引き起こし、半径方向の強い屈折率変調が生じて、タマネギ状のブラッグ反射器が生成される（図1）。このタマネギ型の層状構造は完全な回転対称性をもつため、微小共振器には光を半径方向に放出するフォトニック（禁止）ギャップが形成される。光励起を行うと、CLC共振器内に分散した色素分子は光を放出し、光はブラッグ共振器から反射し中心に戻る。閾値を超えると、全方向へのレーザ発振が起こる。レーザ発振波長は共振器内部のCLC分子の螺旋ピッチだけに依存し、数十nmの波長帯でのチューニングが温度の変化だけで可能になる。今までのところ、3Dマイクロレーザによる波長可変レーザ発振は実証されていなかった。

3Dレーザ発振と可変同調性

3Dマイクロレーザからの波長可変レーザ発振を実証するために、研究グループは二つの異なる色素ドープCLC溶液を調製し、それぞれに小量（1%ほど）のグリセロールを分散し、その十分に高い屈折率を利用して、低い屈折率のCLCから生じるウイスパリングギャラリーモードを抑圧した。

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出典元
https://ex-press.jp/wp-content/uploads/2011/04/58be338c4686f6f07ad7287b8d4bc0781.pdf