레이저-다이오드로 펌핑하고 Cr4+:YAG 포화흡수체를 이용하는 수동형 Q-스위칭된 1.06 ㎛-Nd:GdVO4 레이저의 동작 특성 = Operational Characteristics of a Laser-diode-pumped Passively Q-switched 1.06-㎛ Nd:GdVO4 Laser with a Cr4+:YAG Saturable Absorber

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We have investigated the operational characteristics of a laser-diode-pumped passively Q-switched 1.06-㎛ Nd:GdVO4 laser with a Cr4+:YAG saturable absorber by using simple plano-concave and plano-plano resonators. Based on the ABCD ray matrix theory, two resonators containing thermal lens in both the laser medium and the saturable absorber were analyzed. An analytical relation between the pulse repetition rate and the absorbed pump power is given for a passively Q-switching laser and show good consistency with the experiment results obtained using a Nd:GdVO4 laser. The dependencs of the operational parameters on the pump power and on the output coupling were also investigated experimentally. By empolying a plano-concave resonator with an output coupling of T=10 %, a radius of cavature of 200 mm, and a cavity length of 56 mm, we obtained a maximum average output power of 2.5 W at a absorbed pump power of 15 W, leading to an optical conversion efficiency and a slope of efficiency of 17% and 18%, respectively. The pulse width and the pulse repetition rate of laser were 15.7 ns and 93 kHz, respectively, and the single pulse energy and the peak power were found to be 27 μJ and 1.72 kW, respectively.

국문 초록 (Abstract)

레이저-다이오드로 펌핑하는 간단한 평면-오목 및 평면-평면 형태의 공진기를 구성하고 Cr4+:YAG 포화흡수체를 이용한 수동형 Q-스위칭 1.06 ㎛-Nd:GdVO4 레이저의 동작 특성을 조사하였다. ABCD 광선 행렬 이론을 이용하여 레이저 매질 및 포화흡수체의 열렌즈가 포함된 두 가지 형태의 공진기를 분석하였으며 수동형 Q-스위칭 레이저에 대하여 흡수된 펌프 출력과 펄스 반복률 사이의 해석적 관계가 Nd:GdVO4 레이저 실험과 잘 일치함을 보이고 있다. 또한 펌프 출력과 출력거울의 투과율에 대한 동작 파라메터 의존성을 실험적으로 조사하였다. 출력거울의 곡률반경이 200 mm이며 투과율 10 %이고 공진기 길이가 56 mm인 평면-오목 형태의 공진기로부터 15 W의 흡수된 펌프 출력에 대하여 2.5 W의 최대 평균 출력을 얻었으며, 광변환 효율 및 기울기 효율은 각각 17 % 및 18 %로 측정되었다. 레이저 펄스폭과 반복률은 각각 15.7 ns와 93 kHz이었으며 그때의 단일-펄스 에너지 및 첨두 출력은 각각 27 μJ 및 1.72 kW 이었다.

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