Z-형태의 대칭형 레이저 공진기 구조를 갖는 연속 발진 및 Kerr-렌즈 모드-록킹되는 티타늄 사파이어 레이저의 설계와 동작 특성

추한태,안범수,김규욱,이태동,윤병운,Choo, Han-Tae,Ahn, Bum-Soo,Kim, Gyu-Ug,Lee, Tae-Dong,Yoon, Byoung-Won 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.4

티타늄 사파이어 레이저에 대한 활용도를 높기 위하여 4개의 거울로 구성된 Z-형태의 대칭형 레이저 공진기를 구성하여 넓은 파장가변성을 갖는 고효율 연속 발진 티타늄 사파이어 레이저를 제작하였다. 또한 Kerr-렌즈 모드-록킹(KLM)을 일으키기 위한 KLM 강도 및 공진기 모드 크기가 Kerr 매질을 포함하는 Z-형태의 대칭형 공진기에 대하여 공진기 내의 위치, 내부 공진기 레이저 출력 및 안정 파라메터 등에 의존함을 확인하였고, 이를 근거로 하여 펌핑 효율이 높고 KLM 강도가 강한 KLM 티타늄 사파이어 레이저를 제작하여 출력 특성, 펄스폭 및 스펙트럼 반치폭 등을 측정하였다. 그 결과 연속 발진 티타늄 사파이어 레이저의 출력에 대한 기울기 효율은 31.3%이고, 5W의 Ar-이온 펌핑 레이저 출력에 대해 최대 1420㎽의 평균 출력을 얻을 수 있었으며, 파장가변 영역은 730㎚~908㎚까지 모두 700㎽ 이상의 평균 출력을 보였다. 자체-조리개 효과에 의한 KLM 동작 또한 쉽게 얻을 수 있었으며, KLM된 티타늄 사파이어 레이저로부터 출력에 대한 기울기 효율은 16%이고, 5W 펌핑 출력에 대해 최대 500㎽의 평균 출력을 얻었다. 또한 중심 파장 807㎚에서 스펙트럼 반치폭이 33㎚이며, 펄스 반복률이 82㎒인 27fs의 안정된 짧은 펄스를 얻을 수 있었다. We have constructed a high efficiency and broad tunable cw Ti:sapphire laser with a four-mirror symmetric Z-type laser cavity to increase the laser usability. From theoretical analyses and experimental data for a symmetric Z-type laser cavity containing a Kerr medium, the cavity mode size and the Kerr-lens mode-locking (KLM) strength for KLM lasers can be confirmed as function of the position in the cavity, the intracavity laser power, and the stability parameter. As a result, the slope efficiency and the maximum average output power of cw Ti:sapphire laser at 5 W pumping power of Ar-ion laser were 31.3% and 1420 ㎽ respectively. The tunablility was ranged from 730 ㎚ to 908 ㎚ with average output power above 700 ㎽. We obtained the KLM operation easily by self-aperturing effect in the Kerr medium and the slope efficiency and the maximum average output power of KLM Ti:sapphire laser was 16% and 550 ㎽ respectively. The spectral bandwidth was 33 ㎚ at the center wavelength of 807 ㎚ and the pulse width was 27 fs with a repetition rate of 82 ㎒.

적외선 영역에서 광대역으로 파장 가변되는 연속 발진 Cr⁴+ : YAG 레이저 개발

추한태(Han Tae Choo),이봉연(Bong Yeon Lee),양준묵(Joon Mook Yang),이동한(Dong Han Lee),임기수(Ki Soo Lim),이치원(Chi Weon Lee) 한국광학회 1999 한국광학회지 Vol.10 No.3

연속 발진 Nd:YAG 레이저를 펌핑 광원으로 하여 보다 조밀하고 견고하며, 안정된 연속 발진 파장 가변 Cr⁴+:YAG 레이저를 개발하여 레이저 출력 특성, 파장 가변성 및 발진 레이저 선폭 등을 조사하였다. 공진기 구조는 공진기 안정 조건을 계산하여 비점수차가 보상된 Z 자형 접힘 공진기를 구성하였다. 공진기 출력 거울의 투과율이 1%일 때, 결정의 온도를 20℃로 유지하며 6 W로 펌핑하였을 경우, 중심 파장이 1.45 ㎛에서 최대 400 mW의 평균 출력을 갖는 매우 안정된 연속 발진 Cr⁴+:YAG 레이저를 얻을 수 있었으며, 출력 기울기 효율은 8%였다. 또한 공진기 내에 복굴절 필터를 삽입하여 1.399 ㎛에서 1.532 ㎛까지의 파장 가변 영역을 얻었고, 1.4903 ㎛에서 최대 340 mW의 평균 출력을 얻을 수 있었으며, 이때의 레이저 발진 선폭은 0.21 ㎚였다. We have investigated the output power performance of a continuous-wave chromium-doped YAG laser (Cr⁴+: YAG laser), pumped by a Nd : YAG laser. With an output coupler of 1% transmission, we obtained as much as 400 mW of the average output power at 1.450 ㎛. The power slope efficiency of 8%, when the gain medium was cooled to 20℃. We tuned the wavelength of the Cr+⁴: YAG laser, at pump power of 6 W, by using birefringent filter. As a result, lasing wavelength was tuned from 1.399 ㎛ to 1.532 ㎛, with the maximum output power of 340 mW at 1.4903 ㎛ and the linewidth was 0.21 ㎚.

Lithium Triborate(LiB₃O5, LBO) 결정을 이용한 파장가변 티타늄 사파이어 레이저의 내부공진기 진동수 배가

추한태(Han Tae Choo),박차곤(Park Cha Gon),김규욱(Gyu Ug Kim) 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.2

Lithium triborate(LiB₃O_5, LBO) 결정을 이용하여 파장가변 티타늄 사파이어 레이저로부터 내부공진기 구조를 이용한 진동수 배가를 수행하였다. 효과적인 진동수 배가를 수행하기 위해서 자체 개발한 파장가변 티타늄 사파이어 레이저를 이용하여 기본파의 중심 파장 및 파장 변화에 대한 LBO 결정의 스펙트럼 선폭 및 각선폭 등을 측정하였으며, 내부공진기 방법을 이용하여 진동수 배가된 제2고조파 출력 특성 및 파장 가변성 등을 측정하였다. 800 ㎚의 기본파 파장에서 LBO 결정의 θ-방향에 대한 스펙트럼 선폭 및 각선폭은 각각 1.54 ㎚ㆍ㎝ 및 3.8 mradㆍ㎝으로 확인되었다. 또한 내부공진기 구조를 이용한 진동수 배가 결과, 기본파의 출력이 800 ㎚에서 185 ㎽일 때, 400 ㎚에서 스펙트럼의 반치폭이 0.089 ㎚인 5.3 ㎽의 제2고조파 출력을 얻을 수 있었고, 진동수 배가된 출력의 파장가변 영역은 397 ㎚~403 ㎚로 확인되었다. We performed the intracavity frequency-doubling of a tunable continuous-wave Ti:sapphire laser using a lithium triborate (LiB3O5, LBO) crystal. For an efficient intracavity frequency-doubling, we measured the spectral and the angular bandwidth about the q-direction of LBO crystal. The measured values at a fundamental wavelength of 800 ㎚ were 1.54 ㎚ ㆍ ㎝ and 3.8 mradㆍ ㎝, respectively. As a result of an intracavity frequency-doubling, we obtained the second-harmonic generation output power of 5.3 ㎽ at 400 ㎚ with the full width at half maximum(FWHM) of 0.089 ㎚ from the fundamental output power of 185 ㎽ at 800 ㎚. The frequency-doubled output was tuned from 397 ㎚ to 403 ㎚.

반도체 레이저로 종펌핑하를 946 nm Nd:YAG 레이저의 출력 특성

박차곤,추한태,김규욱,Park, Cha-Gon,Choo, Han-Tae,Kim, Gyu-Ug 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.4

광섬유가 연결된 레이저 다이오드로 펌핑하는 Nd:YAG 레이저의 공진기 길이를 14 mm로 구성하고 펌핑광의 세기에 따른 946 nm Nd:YAC 레이저의 출력 특성을 조사하였다. 이때 이득 매질의 온도는 열전 냉각기를 이용하여 일정하게 유지시켰다. 그 결과 이득 매질의 온도를 낮게 유지할수록 더 강한 출력을 얻을 수 있었으며, $5^{\circ}C$에서 9.95 W로 펌핑할 때 최고 870 mW의 출력을 확인하였다. 출력거울의 반사율 변화에 따른 펌핑광의 발진 문턱값을 측정하여 0.23의 공진기 손실값을 얻을 수 있었다. 또한 펌핑광의 세기가 10 W 이상일 때 이득매질의 열적인 효과로 인한 출력의 감소 현상을 확인할 수 있었다. We have investigated the output characteristics of the 946 nm Nd:YAG laser which is longitudinally pumped by a fiber coupled laser diode. The temperature of a Nd:YAG crystal mount was kept constant by a controller with thermoelectric cooler. As a result, we measured more intense output at a low temperature, and then the maximum output power was measured to be 870 mW when the pumping power and the temperature were 9.95 W and $5^{\circ}C$, respectively. It appeared that output was decreased above 10 W pump power because of the thermal effects in gain medium.

사중경로 Ti : sapphire 레이저 증폭기의 증폭 특성과 자발방출에 의한 증폭

김규욱(Gyu Ug Kim),추한태(Han Tae Choo) 한국광학회 2000 한국광학회지 Vol.11 No.5

편광특성을 이용하여 일직선 위에서 네 번 통과하는 Ti:sapphire 레이저 증폭기를 구성하였다. 증폭기를 펌핑하는 Q-스위칭 된 Nd:YAG 레이저의 제2차 고조파 에너지가 188 mJ일 때 450 ㎽의 연속 발진 Ti:sapphire 레이저가 34 mJ의 에너지, 25 ㎱의 반치폭을 갖는 펄스로 증폭되었다. 한편 Ti:sapphire 결정의 방향을 조절하는 간단한 방법으로 자발방출에 의한 증폭을 최소화할 수 있었다. We have constructed a collinear four pass Ti:sapphire laser amplifier by using polarization effect. When we pumped the amplifier with 188 mJ second harmonics of Q-switched Nd:YAG laser, we observed that a 450 ㎽ incident cw Ti:sapphire laser beam is amplified to pulse with energy of 34 mJ and pulse width (FWHM) of 25 ㎱. We could minimize the amplified spontaneous emission by simple method of rotating the Ti:sapphire amplifier rod.

LiIO₃ 및 BBO 결정을 이용한 Ti : sapphire 레이저의 제 2 조화파 발생

오차환(Cha Hwan Oh),추한태(Han Tae Choo),윤태현(Tai Hyun Yoon),안준석(Jun Suck Ahn),박윤찬(Yoon Chan Park),김상기(Sang Gee Kim),김필수(Phil Soo Kim) 한국광학회 1993 한국광학회지 Vol.4 No.2

LiIO₃ 및 BBO 결정에서 Ti:sapphire 레이저에 대한 제 2 조화파 발생 실험을 실시하였다. LiIO₃ 5 ㎜, 10 ㎜의 두 종류를 이용하였으며 BBO의 길이는 7 ㎜이었다. 780 ㎚~810 ㎚ 영역에서의 LiIO₃ 및 BBO 결정에 대한 제 2 조화파 변환 효율을 측정하였고 이론과 비교하였다. 또, 펌프 출력에 따른 제 2 조화파의 출력을 측정함으로서 794 ㎚에서의 제 2 조화파 변환 계수(conversion coefficient)를 구하였으며, 그 값은 LiIO₃ 결정에 대해 (1.06±0.05)×10-⁴ W-¹(10 ㎜), (5.28±0.33)×10^(-5) W-¹(5 ㎜)이었고 7 ㎜의 BBO에 대해서는 (2.96±0.05)×10^(-5) W-¹이었다. We generated the second harmonic of Ti:sapphire laser in LiIO₃ and BBO crystals. Two LiIO₃ crystals and a BBO crystal were used, and the lengths of LiIO₃ crystals were 5, 10 ㎜ and that of BBO was 7 ㎜. We measured the conversion efficiencies of LiIO₃ and BBO in the wavelength range of 780~810 ㎚, and compared with the caculation of theory. The measured second harmonic conversion coefficients were (1.06±0.05)×10-⁴ W-¹(LiIO₃, 10 ㎜), (5.28±0.33)×10^(-5) W-¹(LiIO₃, 5 ㎜), and (2.96±0.05)×10^(-5) W-¹(BBO, 7 ㎜) at the fundamental wavelength of 794 ㎚.

638-㎚ 레이저 다이오드로 단면 펌프하는 연속발진 알렉산드라이트 레이저의 출력 특성

이건희(Kun Hee RHYEE),김규욱(Gyu Ug Kim),추한태(Tae Han CHOO),박석원(Seok Won PARK) 한국물리학회 2023 새물리 Vol.73 No.5

파장 가변 극초단 펄스 Ti: Sapphire 레이저의 개발

추한태 國立金烏工科大學校附設生産技術硏究所 1997 産業技術開發硏究 Vol.13 No.-

We have performed active mode-locking of a tunable Ti: sapphire laser by using an acousto-optic modulator in a Z-type laser cavity pumped by all-lines from Ar-ion laser. The maximum average output power of continuous wave Ti:sapphire laser was 1000 mW with a tunability of 746 nm∼864 nm for a pump power of 6 W. When a LaKL21 prism pair was inserted in the laser cavity to compensate for the group velocity dispersion and reduce the cubic phase, the average output power of mode-locked Ti:sapphire laser was 400 mW with a repetition rate of 88 MHz for a pump power of 6 W. The FWHM of a mode-locked laser spectrum was 15.3 nm and the center wavelength was 800 nm. If the mode-locked pulse shape is transform-limited sech²(t), the pulse width will be 44 fs.

다중 평행판 축전기형 전송회로를 사용한 질소 레이저의 제작과 출력 특성의 기체 온도 의존성

추한태,전윤한 國立金烏工科大學校附設生産技術硏究所 1994 産業技術開發硏究 Vol.10 No.-

We have studied the operational characteristics of a nitrogen laser system which consists of a laser tube of 200 mm in length, multiple parallel plate capacitor type transmission circuitry, pulse type high voltage power source and temperature control system for the nitrogen gas. The optimum operational condition is measured to be 30℃ in gas temperature, 70 torr in gas pressure, and E/P of 411(V/cm ·torr)at 4 mm in spark gap spacing and 20 Hz in repetaion rate. With increasing the nitrogen gas temperature, the optimum nitrogen gas pressure is found to be increased but the optimum value of E/P is decreased. These results are in accordance with the theory of other studies so far.

다극형 Spark Gap을 사용한 질소 레이저의 동작 특성 연구

추한태,이태동 國立金烏工科大學校附設生産技術硏究所 1994 産業技術開發硏究 Vol.10 No.-

We have studied on the operational characteristics of a nitrogen laser which was coupled with a multiplex parallel capacitor type Blumlein transmission line circuit and a multiplex spark gaps. This spark gaps consisted of 8 pairs of electrode and was 50 cm in length, as long as the laser tube. According to increasing the number of electrode in the spark gaps up to the 6 pairs, the output power and stability of the laser was increased. It was to be improved that the multiplex spark gap was operated as a good performance to the nitrogen laser system. The optimum operational condition of the nitrogen laser at 20 Hz of repetition rate could be obtained with the nitrogen gas pressure of 80 torr, E/P of 325.0(V/cm torr) at the electrodes spacing 5.0 mm and of 90 torr, E/P value of 311.1(V/cm ·torr) at the electrodes spacing 6.0 mm respectively.