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公開番号2024078854
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2022191437
出願日2022-11-30
発明の名称レーザ素子及びレーザ装置
出願人国立大学法人徳島大学,日亜化学工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01S 5/30 20060101AFI20240604BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】光信号によってレーザ発振を制御可能なレーザ素子を提供する。
【解決手段】利得媒質と、利得媒質からのキャリアを受容するフォトクロミック化合物と、を含むレーザ素子である。レーザ素子における利得媒質は、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、ホルムアミジニウムイオン、グアニジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン及びプロトン化チオウレアイオンからなる群から選択される少なくとも1種を含む第1イオンと、鉛、ゲルマニウム、スズ、アンチモン及びビスマスからなる群から選択される少なくとも1種を含む第2イオンと、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、シアン化物イオン、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群から選択される少なくとも1種を含むアニオン又は配位子と、をその組成に含む。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
利得媒質と、前記利得媒質からのキャリアを受容するフォトクロミック化合物と、を含み、
前記利得媒質は、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、ホルムアミジニウムイオン、グアニジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン及びプロトン化チオウレアイオンからなる群から選択される少なくとも１種を含む第１イオンと、
鉛、ゲルマニウム、スズ、アンチモン及びビスマスからなる群から選択される少なくとも１種を含む第２イオンと、
塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、シアン化物イオン、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群から選択される少なくとも１種を含むアニオン又は配位子と、をその組成に含むレーザ素子。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記利得媒質は、ペロブスカイト型構造を有する結晶を含む請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項３】
前記利得媒質は、下記式（１）で表される組成を含む請求項１に記載のレーザ素子。
［Ｍ
１
ｗ
Ａ
１
（１－ｗ）
］
ｘ
Ｍ
２
ｙ
Ｘ
ｚ
（１）
（式（１）中、Ｍ
１
は、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｎａ及びＬｉからなる群から選択される少なくとも１種を含む第１イオンを示す。
Ａ
１
は、アンモニウムイオン、ホルムアミジニウムイオン、グアニジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン及びプロトン化チオウレアイオンからなる群から選択される少なくとも１種を含む非金属カチオンを示す。
Ｍ
２
は、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ及びＢｉからなる群から選択される少なくとも１種を含む第２イオンを示す。
Ｘは、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、シアン化物イオン、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群から選択される少なくとも１種を含むアニオン又は配位子を示す。
ｘは１以上４以下の数であり、ｙは１以上２以下の数であり、ｚは３以上９以下の数であり、ｗは０以上１以下の数である。
前記式（１）において、第１イオンＭ
１
及び非金属カチオンＡ
１
の両方を含む場合、第１イオンＭ
１
及び非金属カチオンＡ
１
は共に、ペロブスカイト型構造を構成する原子団を表す。）
【請求項４】
前記フォトクロミック化合物は、Ｐ－タイプのフォトクロミック化合物である請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項５】
前記フォトクロミック化合物は、ジアリールエテン誘導体を含む請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項６】
前記フォトクロミック化合物は、前記利得媒質に吸着している請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項７】
前記利得媒質は、縦の長さ、横の長さ及び高さの合計が５００ｎｍ以上５０μｍ以下である請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項８】
前記利得媒質の吸収スペクトルにおいて、透過強度がその最大値の５０％以上となる波長範囲の少なくとも一部に、前記フォトクロミック化合物をキャリアの受容が可能な状態に変化させる波長を有する請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項９】
前記利得媒質及び前記フォトクロミック化合物を収容する容器をさらに備え、
前記容器の内部は不活性ガスが充填されている請求項１に記載のレーザ素子。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ素子と、
第１ピーク波長を有する光を発する第１光源と、
第２ピーク波長を有する光を発する第２光源と、
を備え、
前記第１ピーク波長は、前記フォトクロミック化合物をキャリアの受容が抑制される状態に変化させる波長であり、
前記第２ピーク波長は、前記フォトクロミック化合物をキャリアの受容が可能な状態に変化させる波長であり、
前記第１ピーク波長及び第２ピーク波長の少なくとも一方が、前記利得媒質を励起可能な波長であるレーザ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ素子及びレーザ装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
情報通信処理の更なる高速化に対応する技術として、光エレクトロニクスが期待されている。これは光を情報源として用いるため、伝送が高速であり、また微小領域で電磁干渉を示さない点から従来のエレクトロニクスよりもコンパクトかつ低電力の高速情報処理が行なえることが期待される。光を用いた情報処理におけるデバイスには、受光素子、微小レーザ、光変調器の３つの光技術が必要とされており、光信号から電気信号に、電気信号から光信号へと変換する過程が相補的に存在する。これらの変換過程において生じる熱損失、信号ノイズは、光エレクトロニクス技術の中で情報処理の確度、速度、熱損失量に関するボトルネックとなっている課題の１つである。
【０００３】
上記に関連して、非特許文献１には、半導体ナノ粒子にフォトクロミック分子を吸着させた系において、フォトクロミック分子の状態に応じて半導体ナノ粒子の発光強度が変化することが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
「半導体ナノ粒子系－フォトクロミック分子における発光状態の光スイッチング機構解明」、２０１６年光化学討論会（東京駒場キャンパス）、２０１６年９月８日、講演番号３Ｄ０５。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、光信号を他の光信号により増幅および／または変調制御することが可能であるならば、電気信号と光信号とを相互に変換する変換素子を減らすことができる。本開示の一態様は、光信号によってレーザ発振を制御可能なレーザ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様は、利得媒質と、前記利得媒質からのキャリアを受容するフォトクロミック化合物と、を含むレーザ素子である。レーザ素子における利得媒質は、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、ホルムアミジニウムイオン、グアニジニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン及びプロトン化チオウレアイオンからなる群から選択される少なくとも１種を含む第１イオンと、鉛、ゲルマニウム、スズ、アンチモン及びビスマスからなる群から選択される少なくとも１種を含む第２イオンと、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、シアン化物イオン、チオシアネート、イソチオシアネート及びスルフィドからなる群から選択される少なくとも１種を含むアニオン又は配位子と、をその組成に含む。
【０００７】
第２態様は、第１態様のレーザ素子と、第１ピーク波長を有する光を発する第１光源と、第２ピーク波長を有する光を発する第２光源と、を備えるレーザ装置である。第１ピーク波長は、フォトクロミック化合物をキャリアの受容が抑制される状態に変化させる波長であり、第２ピーク波長は、フォトクロミック化合物をキャリアの受容が可能な状態に変化させる波長であり、第１ピーク波長及び第２ピーク波長の少なくとも一方が、利得媒質を励起可能な波長である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一態様によれば、光信号によってレーザ発振を制御可能なレーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
レーザ装置の構成例を示す概略断面図である。
レーザ装置の構成例を示す概略断面図である。
レーザ装置の構成例を示す概略断面図である。
複数のレーザ素子を備えるレーザ装置の構成例を示す概略上面図である。
複数のレーザ素子を備えるレーザ装置の構成例を示す概略上面図である。
複数のレーザ素子を備えるレーザ装置の構成例を示す概略断面図である。
複数のレーザ素子を備えるレーザ装置の構成例を示す概略上面図である。
光源装置の構成例を示す概略断面図である。
ペロブスカイト型構造を有する結晶による非線形発光を示す図である。
紫外線照射によるレーザ発振の制御を示す図である。
メチルアンモニウム臭化鉛の赤外吸収スペクトルである。
ジアリールエテン誘導体の赤外吸収スペクトルである。
実施例１に係るレーザ素子の赤外吸収スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。さらに本明細書に記載される数値範囲の上限及び下限は、数値範囲として例示された数値をそれぞれ任意に選択して組み合わせることが可能である。本明細書において、層、膜、領域などの部分が他の部分の「上に」または「上部に」あるとする場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」または「下部に」にあるとする場合、これは他の部分の「直下」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。また、本明細書において、「上に」配置されるとは、上部だけでなく下部に配置される場合も含む。図面における各構成要素の大きさは、説明のためにそれぞれ誇張されてもよく、実際に適用される大きさ又は大きさ関係を意味するものに限られない。以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための、レーザ素子及びレーザ装置を例示するものであって、本発明は、以下に示すレーザ素子及びレーザ装置に限定されない。なお、各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能である。図１に後続する図面においては、先行する図面と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
（【００１１】以降は省略されています）

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