レーザービームを細くする

レーザービームには固有の広がりがある。この広がりの問題は、通常、レンズや曲面鏡を用いて光を集束、つまりコリメートすることによって克服される。しかし、これには、一般的に綿密な光学アラインメントが必要である。今回Nature Photonics（電子版）に掲載される論文で、研究者らは、表面プラズモン（2つの物質の界面において光によって励起される電子密度のゆらぎ）を利用してこのビームの広がりを低減できることを示した。

N Yuらは、表面プラズモンを利用して、量子カスケードレーザー（中赤外から遠赤外域の光を発する半導体レーザー）で発生したビームを整形している。Yuらは、1つの金属スリットと複数の溝をレーザーの前面にエッチングで形成しているが、この構造のおかげで、レーザー光が表面プラズモン波と効率よく結合した後、散乱されて非常に細い光ビームとなる。

しかし、細いビームをうまく作るためには、スリット-溝構造の数種の特性（スリットの幅、各溝の幅と深さなど）を最適化しなければならない。Yuらが最適化を行ったところ、レーザービームの広がりは25分の1未満の約2.4°となった。さまざまなビームをこのように人工的に作ることにより、光を光ファイバーにもっと効率よく結合させる方法が得られるであろう。

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小発散角半導体レーザーについて発表する浜松ホトニクスの枝村忠孝氏

doi: 10.1038/nphoton.2008.152

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