1.0 μmおよび1.5 μmの二重波長レーザーは、コヒーレント光通信、二色顕微鏡、多モーダルバイオセンシングなどの分野で重要な応用があります。しかし、従来の単心共ドープ光ファイバーは、希土類イオン間のエネルギー伝達競合と利得結合により、二つの波長帯の独立した発光制御が困難です。本研究では、この問題に対し、空間分割戦略に基づく二重心構造光ファイバーを提案・製作しました。Yb³⁺単独ドープ領域とYb³⁺/Er³⁺共ドープ領域をそれぞれ別々の独立した芯に配置し、構造的にイオン間のエネルギー伝達競合を効果的に抑制し、1.0 μｍおよび1.5 μｍの二重波長発光の独立制御を実現しました。シリケートガラス組成を最適化し、分子動力学シミュレーション解析を組み合わせて、高希土類濃度のレーザーガラスを作製しました。これを基に、二重芯プリフォーム法によってYb³⁺単独ドープおよびYb³⁺/Er³⁺共ドープ二重心光ファイバー（以下、Yb-EY-DCF）を製作しました。二つの芯を緻密に配列し、ポンピング効率を確保しつつ物理的に分離することで、二つの波長帯の組成を独立に最適化可能としました。実験結果は、この空間分割設計が従来の共ドープスキームにおける濃度消光とエネルギー伝達効率の矛盾を効果的に回避し、単一976 nmポンプ励起下で二つの波長帯の発光を同時に得られることを示しました。このYb-EY-DCFは、1.0μmおよび1.5μmの二重波長ファイバーレーザーや光増幅器としての応用が期待され、特に二つの波長帯の独立制御や特定の出力比率が求められる応用に適しています。

シリケートガラス;二重心光ファイバー;空間分割;独立制御;二重波長発光