다이오드 여기 외부공진기 주발진기-주증폭기를 기반으로 한 연속출력 642 W 펄스출력 435 W Nd:YAG 레이저 (A Diode-pumped Extracavity MOPA-based Nd:YAG Laser System with CW 642-W and Pulsed 435-W Output Powers)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 56권 / 4호 / 369 ~ 376페이지
· 저자명 : 김용기

초록

다이오드 여기 외부공진기 (Extracavity) 구조를 가진 주발진기-주증폭기
(Master Oscillator Power Amplifier; MOPA) 시스템과 Super Q-스위치를
이용하여 연속출력 640 W와 펄스출력 435 W의 고출력 다이오드 여기
Nd:YAG 레이저를 개발하였다. 주발진기 (Master Oscillator)의 출력특성
연구와 더불어 주증폭기 (Master Amplifier)에 인가하여 주는 여기출력에
따른 연속발진 레이저와 펄스 레이저의 출력특성 및 펄스폭에 대한
특성이 조사되었다. 주발진기의 출력은 여기출력 959 W와 반사율 60
\%에서 최대출력은 402 W, 반사율 80 \%에서는 392 W의 최고출력을
보였으며, 광변환 효율은 각각 41.9 \%와 40.8 \%로 높았다. 연속발진
주발진기-주증폭기에서 주발진기 출력경의 반사율 80 \%에서는
주증폭기의 입력전류가 51 A (여기출력 959 W)일 때 레이저의 최대 출력
642 W를 보였다. 주발진기-주증폭기 레이저 시스템에서 주증폭기를 950
W로 여기하고, 주발진기 출력경의 반사율 60 \%와 주발진기의 반복율이
10 kHz, 13 kHz, 16 kHz일 때 레이저의 출력은 각각 303 W, 354 W, 435 W
이었으며, 그 때의 펄스폭은 49 ns, 53 ns, 58 ns 이었다. 본 연구에서는
주발진기-주증폭기 증폭 레이저 시스템 채용, Super Q-스위치 사용과
더불어 공진기 최적화를 통하여 레이저 구조의 단순화와 다양한
반복율에서 레이저 펄스폭의 안정화를 이루었다. 외부공진기 구조의
주발진기-주증폭기 레이저 시스템에서 펄스폭은 주발진기의 펄스폭에
전적으로 의존하며, 주증폭기의 추가에 따른 레이저 펄스폭의 증가나
변화는 없었다. 선형적인 주발진기-주증폭기 시스템 구조의 채용은 짧고
안정적인 펄스폭 발생과 고출력의 연속 및 펄스 레이저의 발생에 매우
효율적임을 실험적으로 보였다.

영어초록

A diode- pumped extracavity master oscillator power amplifier
(MOPA)-based Nd:YAG laser was developed with a CW output power of
640 W and with a pulsed output power of 435 W by using a super
Q-switched. Characterizations of the master oscillator output power
were made, and the dependences of the master amplifier's CW output
power, pulsed output power, and pulse width on the input pump power
were studied. The maximum master oscillator output powers were 402 W
and 392 W with output coupler reflectivities of 60 \% and 80 \%,
respectively, at an input pump power of 959 W. These correspond to
an optical-to-optical efficiencies of 41.9 \% and 40.8 \%,
respectively. Pulsed output powers of 303 W, 354 W, and 435 W were
measured at repetition rates of 10 kHz, 13 kHz, and 16 kHz with
pulse widths of 49 ns, 53 ns, and 58 ns, respectively, at a 950-W
master amplifier pump power with a 60 \% mirror reflectivity. In
this MOPA-based Nd:YAG laser system, a maximum pulsed output power
of 435 W at a 58-ns pulse width was measured for a master oscillator
input pump power of 744 W and a master amplifier input pump power of
950 W. Stable pulsed operation over a wide ranfe of repetition rates
was achieved through adoption of the MOPA system, a super Q-switch,
and cavity optimization. The pulse width of the extracavity
MOPA-based Nd:YAG laser system was found to totally depend on the
pulse width of the master oscillator, and no increase or variation
in the pulse width was observed by adding a master amplifier.
Adoption of a linear extracavity MOPA laser system has empirically
shown severaladvantage for the production of short-pulse-width,
stable pulsed and CW laser operation with high output power.

참고자료

· 없음