레이저 다이오드로 펌핑하는 준3준위 914 nm-Nd:YVO4 레이저의 출력 특성

추한태,김규욱,박차곤,이건희 한국물리학회 2015 새물리 Vol.65 No.2

We have investigated the output power characteristics of a laser-diode end-pumped quasi-threelevel (4F3/2−4 I9/2) 914 nm-Nd:YVO4 laser by using a simple plano-concave cavity. For the effective quasi-three-level transition, we analyzed the cavity with a thermal lens in the laser medium and calculated the optimal cavity length. With a 50 mm cavity length, a 10 ℃ crystal-mount temperature, an output coupling of T = 15% and an absorbed pump power of 25 W, a maximum output power of 3.0 W was obtained, giving an output power slope efficiency of 20.8%. The value of M2, beam quality, about the x-axis and the y-axis were 1.37 and 1.35, respectively. 레이저 다이오드로 펌핑하고 간단한 평면-오목형 공진기 구조를 갖는 준3준위 (4F3/2−4 I9/2)연속 발진 914 nm-Nd:YVO4 레이저의 출력 특성을 조사하였다. 효과적인 준3준위 천이를 위하여 레이저 매질에 열렌즈가 포함된 공진기를 분석하여 최적의 공진기 길이를 계산하였다. 공진기 길이가 50 mm, 결정 마운트의 온도 10℃ 및 출력거울의 투과율이 15%일 때 25 W의 입사 펌핑 파워에 대하여 최대 3.0 W의 914 nm-Nd:YVO4 레이저 출력을 얻었으며 출력 기울기 효율이 20.8%이었다. 또한 x-축 및 y-축에 대한 M2 값은 각각 1.37 및 1.35로 측정되었다.

Kerr-Lens 모드-록킹되는 티타늄 사파이어 레이저의 대칭형 공진기의 설계와 안정성에 대한 분석

추한태,윤병운,김규욱,이태동 금오공과대학교 산업기술개발연구원 2001 産業技術開發硏究 Vol.17 No.-

Design and theoretical analysis for the spot size and the Kerr-lens mode-locking(KLM) strength can be represented as explicit function of the position in the cavity, the intracavity laser power, and the stability parameter for symmetrical Z-type laser cavity with a four-mirror. The results indicate that the KLM strength achieves its maximum value at the edge of the stability range. Self-amplitude modulation and group-velocity dispersion compensation can be established by using of the intraprism path length and the separation of a prism pair for beam path in the cavity. Also we have compared above theoretical results with the experimental data for our KLM Ti:sapphire laser system, and can obtain the pulse width of 25.7 fs with the FWHM of 33 nm and the repetition rate of 82 MHZ.

Brewster 프리즘을 이용한 극초단 펄스 레이저 공진기의 Cubic Phase 보상

추한태,김규욱 금오공과대학교 산업기술개발연구원 2000 産業技術開發硏究 Vol.16 No.-

We have calculated the relations of dispersion in the laser rod materials(Ti:sapphire, Cr:LiSAF and Cr:YAG) and the various prism materials, and showed that the intracavity group-velocity dispersion(GVD) compensation with the use of Brewster prisms composed of conventional optical materials can be accomplished while simultaneously eliminating the round-trip cavity cubic phase. The ability to compensate perfectly both second-order dispersion(GVD) and third-order dispersion (cubic phase) exists for pulses whose central wavelengths lie within a range that depends on the Brewster prisms and laser rod materials. In the case of Ti:sapphire and Cr:LiSAF laser except Cr:YAG laser, Brewster prisms composed of readily available materials can be used to compensate for both GVD and cubic phase over much the respective tuning ranges.

電極間隙 變化에 따른 室素 LASER의 光出力 最適條件에 관한 硏究

추한태,양준묵 충남대학교 자연과학연구소 1987 忠南科學硏究誌 Vol.14 No.2

In this paper, we investigated the optical-power propensities form superradient nitrogen laser by varying the electrode-gap-spacing of laser tube by use of Blumlein transmission line which was constructed from 0.05 mm thick Al plates and 0.189 mm thick Mylar films; its capacitance was 90 nF identically. The water-cooled electrodes in laser tube are 660 mm in length and connected to the storage capacitor and the transmission line. We obtained the optimum condition of the nitrogen laser at electrode-gap-spacing of 3 mm, spark gap separation of 7.0 mm, laser tube pressure of 120 torr, charging voltage of 3850 volts and the repetition of 31 Hz with these conditions the values of E/P was about 108 volt cm^-1 torr^-1.

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 ㎒.

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.

다이오드로 펌핑하고 V³+:YAG 포화흡수체를 사용하여 수동형 Q-스위칭과 모드-동기된 1.34-μm Nd:GdVO₄레이저의 출력 특성

추한태,박차곤,김규욱 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.1

The output characteristics of a diode-pumped passively Q-switched and mode-locked μm Nd:GdVO₄ laser with a V³+:YAG saturable absorber was investigated. Based on the ABCD matrix theory, we analyzed the characteristics of a Z-type laser cavity. The rate equation for the Q-switching and the mode-locking processes was solved numerically, and the results showed fairly good agreement with the experimental values. At a pump power of 7 W, a nearly 83% mode-locking was achieved at a repetition rate of 127 MHz in a Q-switched pulse envelope. A maximum output power of 0.5 W, with an average output fluctuation of 1.15%, a Q-switched pulse energy of 6 μJ at a repetition rate of 83 kHz, and a Q-switched pulse envelope with a half width of 0.58 μs were obtained. The measured M2 values about the x-axis and the y-axis were 3.07 and 2.77, respectively. 다이오드로 펌핑하고 V³+:YAG 포화 흡수체를 이용하여 수동형 Q-스위칭과 모드-동기된 μm Nd:GdVO₄ 레이저의 출력 특성을 측정하였다. Z-자 형태의 레이저 공진기 특성은 ABCD 행렬 이론을 이용하여 분석하였고, 수동형 Q-스위칭과 동시에 모드-동기된 레이저 특성은 비율 방정식을 수치 해석하였으며 실험값과 비교 분석한 결과 잘 일치됨을 확인하였다. 7 W 펌핑 파워에서, Q-스위칭 펄스 포락선 내에서 거의 83% 정도가 127 MHz 펄스 반복률로 모드-동기되었다. 평균 출력 변동률이 1.15%인 0.5 W의 최대 평균 출력과 반복률이 83 kHz인 6 μJ 의 Q-스위칭된 펄스 에너지를 얻을 수 있었고, Q-스위칭된 펄스 포락선의 반치폭은 0.58 ㎲이었다. 또한 출력 레이저의 x-축 및 y-축에 대한 M²는 각각 3.07 및 2.77로 측정되었다.

파장가변 티타늄 사파이어 레이저로 펌핑하는 연속발진 Nd:YVO₄/KTP 레이저의 출력 특성

추한태,안범수,김규욱,이치원 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.2

선폭 0.2nm인 파장가변 티타늄 사파이어 레이저를 펌핑 레이저로 사용하여 펌핑 레이저의 5편광(E┴$\pi$)과 P-편광(E∥$\pi$) 그리고 파장 변화 등에 따라 두께 1 mm인 Nd:YVO$_4$결정의 흡수율 및 연속 발진 Nd:YVO$_4$/KTP 레이저의 출력 특성을 측정하였다. 그 결과 S-편광 및 P-편광 펌핑 레이저의 파장에 따른 Nd:YVO$_4$결정의 최대 흡수율은 각각 809.4 nm일 때 82% 및 808.8 nm일 때 98%로 측정되었으며, 기본파인 Nd:YVO$_4$레이저(1064 nm) 출력의 기울기 효율은 각각 43% 및 52%로 측정되어 1000 mW 출력의 P-편광 펌핑 레이저에 대하여 최대 516 mW의 Nd:YVO$_4$레이저 출력을 얻을 수 있었다. 또한 P-편광 펌핑 레이저에 대한 내부공진기 진동수 배가된 제2고조파 Nd:YVO$_4$/KTP 녹색 레이저(532 nm)출력 기울기 효율은 23%로 측정되었으며 1000 mW 펌핑 출력에 대하여 빔질 파라메터 M$^2$=1.42인 최대 205 mW의 출력을 얻을 수 있었다. We measured the absorption rate of a Nd:YVO$_4$crystal with a thickness of 1 mm and the output power characteristics of a cw Nd:YVO$_4$/KTP laser with respect to the change of wavelength and the polarizations of a tunable Ti:sapphire pump laser with a linewidth of 0.2 nm. In the case of S-polarization (E┴$\pi$) and P-polarization (E∥$\pi$) of a pump laser, the maximum absorption rate of the crystal was 82% at 809.4 nm and 98% at 808.8 nm, and slope efficiencies for the output power of the Nd:YVO$_4$laser (1064 nm) were 43% and 52%, respectively. The maximum Nd:YYO$_4$laser output power of 516 mW was obtained from the P-polarization pump laser of 1000 mW. As a result of an intracavity frequency-doubling, slope efficiency for the output power of the Nd:YVO$_4$/KTP green laker (532nm) was 23% and the maximum output power of 205 mW with the beam quality (M$^2$) of 1.42 was obtained from the P-polarization pump laser of 1000 mW.

반도체 레이저로 펌핑하는 수동형 Q-스위칭된 1178 nm Nd:YVO$_{4}$ 자체 라만 레이저

추한태,김규욱,박차곤,최진혁,이건희 한국물리학회 2016 New Physics: Sae Mulli Vol.66 No.5

We constructed a passively Q-switched Nd:YVO$_{4}$ laser pumped by usnig a 808 nm laser diode. We converted a Q-switched 1064 nm laser into a 1178 nm laser by using a self-Raman process in the same Nd:YVO$_{4}$ laser crystal. We also investigated the output characteristics of the 1178 nm Raman laser. As a result, we found that the 1178 nm laser had an output power of 430 mW and a repetition rate of 95 kHz when the laser diode had a power of 18 W. The conversion efficiency of the pumping laser into 1178 nm and its single pulse energy were measured to be 2.4% and 4.5 $\mu$J, respectively. Also, the beam quality factor ($M^{2}$) was measured to be $M_{x}^{2}=1.19$ and $M_{y}^{2}=1.26$. 파장이 808 nm인 반도체 레이저로 펌핑하는 Nd:YVO$_{4}$ 레이저를 Cr$^{4+}$:YAG 포화 흡수체를 이용하여 수동형 Q-스위칭시켰다. Q-스위칭된 1064 nm의 레이저 빔을 동일한 레이저 결정 내에서 자체 라만 과정을 통하여 1178 nm로 변화하여 발진시키고 출력 특성을 조사하였다. 펌핑 레이저의 출력이 18 W일 때 Q-스위칭된 1178 nm의 최대 출력은 430 mW, 주파수는 95 kHz이었다. 이로부터 1178 nm로 변환되는 효율은 약 2.4%이고, 펄스 하나당 에너지는 약 4.5 $\mu$J이었다. 빔의 질($M^{2}$)을 평가한 결과 $M_{x}^{2}=1.19$, $M_{y}^{2}=1.26$으로 나타났다.

레이저-다이오드로 단면 펌핑하고 1.34 ㎛에서 동작하는 연속 발진 Nd:GdVO₄ 레이저의 출력 특성

추한태,박차곤,김규욱,변성욱 한국물리학회 2012 새물리 Vol.62 No.2

We have investigated the operational characteristics of a laser-diode-pumped 1.34 ㎛-Nd:GdVO_4 laser by using a simple concave-plano cavity. Based on the ABCD ray matrix theory, we analyzed a concave-plano cavity containing a thermal lens. In addition, the thermal focal length of the gain medium was experimentally measured as a function of the pump power. For a 60 mm cavity length and an absorbed pump power of 15.2 W, a maximum output power of 5.0 W was obtained, giving an optical conversion efficiency of 32.8 % and an average slope of efficiency of 33.7 %. Using the knife-edge method, we measured the beam quality factor (M^2) and the divergence angle of a 1.34 ㎛-Nd:GdVO_4 laser beam at an output power of 1.2 W to be 2.16 and 3.34 mrad, respectively. 레이저-다이오드(LD)로 단면 펌핑하고 간단한 오목-평면형 공진기 구조를갖는 연속 발진 1.34 ㎛-Nd:GdVO_4 레이저의 출력 특성을조사하였다. 열렌즈가 포함된 오목-평면형 공진기 구조를 ABCD 광선행렬 이론을 이용하여 분석하고 펌핑 파워에 따른 이득 매질 내의 열초점거리를 실험적으로 측정하였다. 공진기 길이가 60 mm일 때 이득매질에서 흡수된 펌핑 파워가 15.2 W에서 최대 5.0 W의 레이저 출력을얻을 수 있었고, 이때의 광변환 효율 및 출력의 평균 기울기 효율은 각각32.8 % 및 33.7 %로 측정되었다. 또한 칼날 방법(Knife-Edge Method)을이용하여 1.2 W 출력으로 발진하는 레이저의 빔 질(M^2) 및 빔발산각을 측정한 결과 각각 2.16 과 3.34 mrad 으로 측정되었다.