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Cr4+:YAG 포화 흡수체를 이용한 Ti:sapphire 레이저 여기 Nd:YAG 레이저의 수동형 Q-switching 특성
Characteristics of Nd:YAG Laser Pumped by cw Ti:sapphire Laser and Its Passive Q-switching with Cr4+:YAG as Saturable Absorber 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.15 no.3, 2004년, pp.263 - 267  

안범수 (금오공과대학교 자연과학부) ,  추한태 (금오공과대학교 자연과학) ,  김규욱 (금오공과대학교 자연과학부)

초록
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Ti:sapphire 레이저로 펌핑하는 연속발진 Nd:YAG 레이저의 출력 특성과 Cr$^{4+}$:YAG 결정을 포화 흡수체로 이용하는 수동형 Q-switching된 Nd:YAG 레이저의 평균 출력, 펄스폭 및 반복률 등의 특성을 조사하였다. 그 결과 Nd:YAG 결정에 입사되는 Ti:sapphire 레이저의 펌핑 출력이 850 ㎽일 때, 연속 발진 Nd:YAG 레이저의 출력이 450 ㎽로 측정되어 출력 기울기 효율이 약 56%로 계산되었다. 또한, 초기 투과율이 90%인 Cr$^{4+}$:YAG 결정을 이용하여 수동형 Q-switching된 Nd:YAG 레이저 출력이 200㎽로 측정되었고, 이때의 펄스 반복률 및 펄스폭은 각각 23.8 KHz 및 17.0 ns로 측정되었다.되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We have investigated the characteristics of a Nd:YAG laser pumped by a cw Ti:sapphire laser. When the pumping power of the Ti:sapphire laser was 850 ㎽, the maximum output power of the Nd:YAG laser was 450 ㎽. As a result, the slope efficiency for the output power of the Nd:YAG laser was measured to b...

주제어

#포화흡수  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 연속발진 Tirsapphire 레이저로 펌핑하는 Nd:YAG 레이저 를 Cr4+:YAG 결정을 이용하여 Q-switching시키는 실험 장치 는 그림 1과 같다. 그림에서 레이저 매질인 Nd:YAG 결정의 한쪽 면은 1064 nm 및 532 nm 파장을 전반사시키고, 펌핑 파장인 808 nm에서 높은 투과율을 갖도록 코팅하였고, 다른 한쪽 면은 1064 nm에 대하여 무반사 코팅하였다. Nd:YAG 결정의 지름은 3 mm, 길이는 5 mm이며, 초점거리 50 mm인 렌즈로 Ti:會hire 레이저를 집속하여 펌핑하였다.
  • 본 연구에서는 Ti:sapphire 레이저로 펌핑하는 연속발진 Nd:YAG 레이저의 출력 특성과 Cr4+:YAG 결정을 포화 흡수 체로 이용하는 수동형 (eswitching된 Nd:YAG 레이저의 평균 출력, 펄스폭 및 반복률 등의 특성을 조사하였다 그 결과 NdfYAG 결정을 펌핑하는 Ti:s叩仙ire 레이저의 출력이 850 mW 일 때, 연속 발진 Nd:YAG 레이저의 출력이 450 mW로 측정 되어 출력 기울기 효율이 약 56%로 계산되었다. 또한, 초기 투 과율이 90%인 a'+:YAG 결정을 이용하여 수동형 Q-switching 시킨 Nd:YAG 레이저 출력이 200 mW로 측정되었고, 이때의 펄스 반복률 및 펄스폭은 각각 23.8 kHz 및 17.0 ns로 측 정되었다.
  • 본 연구에서는 연속발진 Ti:sapphire 레이저로 펌핑하는 Nd:YAG 레이저의 출력특성과 Nd:YAG 레이저 공진기 내에 초기 투과율이 90%인 Cr4+:YAG 포화 흡수체를 설치하여 수 동형 Q-switching을 수행하고, Q-switching된 레이저의 평균 출력, 반복률 및 펄스폭 등의 특성을 조사하였다.
  • Q-switching 이론에 의하면 공진기 내의이득이 크면 펄스폭은 짧아지고 반복률이 증가하며, 포화 흡 수체의 낮은 세기 투과율이 높으면 Q-switching이 일어나는 2차 문턱(second threshold)에 도달하는 시간이 짧아져서 반 복률이 증가하여 펄스폭은 늘어나고 펄스 당 에너지가 감소 하게 된다」기본 실험에서는 레이저의 펄스폭 및 반복률을 Nd:YAG 결정에 입사되는 펌핑 레이저 출력을 250 mW에서 850 mW까지 변화시키면서 측정하였다. 이때 평균 출력이 최대값을 갖도록 공진기를 정렬하면서 측정하였다.

대상 데이터

  • Q-switching된 Nd:YAG 레이저의 펄스 반복률과 펄스폭의 측정은 오실로스코프(LeCroy 9350A 500MHz)와 상승 시간이 빠른 광검출기 (Electro-Optics, Tech. Inc., ET2000)를 사용하였다. 펌핑 출력에 따른 Q-switching된 Nd:YAG 레이저의 펄스 반복률과 펄스폭 변화를 각각 그림 4와 그림 5에 나타내었다.
  • 이때 냉각 효과를 높이기 위해 결정을 인듐 박막으로 감싼 후 알루미늄 블록에 고정시켰다. 출력 거울은 1064 nm에 대한 투과율이 2% 인 곡률 반경 50 mm인 오목 거울을 사용하였다 Nd:YAG 레이 저를 Qswftd血g시키기 위하여 초기 투과율이 90%인 3×3x1 mm 크기의 Q”:YAG 포화 홉수체 결정을 공진기 안에 넣었을 때 공진기 길이는 30 mm이다. 한편 펌핑 레이저인 Ti:san>hire 레 이저는 최대 출력 6W인 Ar 이온 레이저(Cdierait, Innova 90-6) 를 이용하여 자체 제작한 레이저로 808 nm에서 850 mW 정도의 출력을 얻을 수 있다.
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참고문헌 (7)

  1. 10.1364/AO.29.001765 

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  2. 10.1364/OL.21.001244 

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  3. 10.1364/AO.36.000597 

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  4. 10.1364/OL.25.001016 

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  5. 10.1364/OL.25.001442 

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  6. Shimony, Y., Burshtein, Z., Kalisky, Y.. Cr4+:YAG as passive Q-switch and Brewster plate in a pulsed Nd:YAG laser. IEEE journal of quantum electronics, vol.31, no.10, 1738-1741.

    상세보기 crossref

  7. Il'ichev, Nikolai N, Kir'yanov, A V, Pashinin, Pavel P. Model of passive Q switching taking account of the anisotropy of nonlinear absorption in a crystal switch with phototropic centres. Quantum electronics, vol.28, no.2, 147-151.

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