λ/4-판을 이용한 연속발진 고출력 Nd:YAG레이저의 열 렌즈 보상과 TEMοο모드발진 = Compensation of therrnal lensing effect and oscillation of TEMοο mode by using a Quarter-Wave plate in a resonator of high power cw Nd:YAG laser
다이오드 레이저로 횡펌핑하는 평행-평판 공진기 구조를 가진 130W의 연속발진 다중모드 레이저 공진기의 내부에 개구와 λ/4-판을 삽입하여 모드 발진을 구현하였다.
TEM_OO 모드의 선택은 공진기 내부에 개구를 삽입하여 다중모드로 왕복하는 빔을 차단하므로 가능할 수 있으며, 공진기 내부에 삽입되는 개구의 크기는 Kogelik과 Li의 식에 의해 주어진다. 단일 횡모드인 TEM_OO 모드로 발진할 경우 레이저 공진기로부터 얻을 수 있는 총 출력이 많이 감소하지만, 단위 면적당 출력은 증가하고 발산각은 줄어들게 되어 회절 한계 빔이 가까운 출력을 얻을 수 있다.
레이저 축에 대해 극 대칭적 구조를 가진 공진기 내부에 직경이 1.2mm인 개구를 삽입하였을 때, 빔의 공간적 분포는 가우시안 분포에 근사하여 TEM_OO 모드에 가까운 빔 특성을 보였으며, 다이오드 레이저의 펌핑 출력이 338W일 때, 24W의 출력을 얻었다. 개구의 크기를 1.5mm로 증가하였을 때는 같은 조건에서 출력이 42W로 개구의 크기가 1.2mm일 때 보다 18W증가하였으며 TEM_O1 모드로 발진하였다. 본 논문에서는 공진기 내의 모드체적을 확대하기 위하여 개구의 크기가 1.5mm일 때, λ/4-판을 공진기 내부에 삽입하여 TEM_OO 모드 발진을 하였다.
비 대칭성 공진기 구조에서 최대 출력적정조건은 전반사경의 위치가 185mm이고 출력경의 위치가 300mm였다. 최대 출력적정조건에서 1.5mm의 개구를 삽입하여 다중모드로 발진하는 빔의 일부를 차단하고 λ/4-판을 공진기 내부에 삽입하여 열 렌즈 효과를 보상했을 경우, TEM_OO 모드로 발진하고 있는 최대 다이오드 레이저의 펌핑 출력에 대한 Nd:YAG 레이저 출력은 30.3W였고, M는 1.15였다. 동일조건에서 λ/4-판을 제거하였을 경우 M는 1.80이었고 최대 다이오드 레이저의 펌핑 출력에 대한 Nd:YAG 레이저 출력은 32.2W로 Nd:YAG 레이저 출력은 1.9W증가하였다. 또한 CCD를 사용하여 Nd:YAG 레이저의 횡분포 특성을 측정한 결과, λ/4-판을 삽입하였을 경우 TEM_OO 모드형태였으나, 제거했을 경우는 TEM_01모드형태였다.
개구의 크기를 Kogelik과 Li의 식에 의해 주어지는 크기로 줄여 TEM_OO 모드로 발진시킬 경우, 개구의 크기가 작은 것을 삽입하여야 하므로 출력이 많이 감소한다. 하지만 공진기 내의 모드 체적을 확대하기 위해 공진기 내부에 λ/4-판을 추가 삽입할 경우에는 반지름방향과 각도 방향이 동일한 열 렌즈 효과를 얻게 하여 빔질이 개선되기 때문에 개구의 크기를 좀 더 큰 것을 사용할 수 있어 레이저의 출력은 더 증가한다.
따라서 TEM_OO 모드 발진을 위한 단일모듈의 연속발진 고출력 레이저의 경우에는 개구만을 사용하여 다중모드의 빔을 제어하는 것보다, 개구와 λ/4-판을 사용하는 것이 출력에 더 유리하다는 결론을 얻었다.
The thermally induced birefringence was successfully compensated by placing a Quarter-Wave Plate into a plan parallel Nd:YAG laser resonator of 130W output power in multi-mode.
The Nd:YAG laser rod of φ3x90mm was pumped by three diode laser arrays, that were coupled with optical diffusive for homogeneous pumping light distribution. In multi-mode generation the maximum output power of 130W could be obtained with the optical conversion efficiency of 38.3%, the slope efficiency of 58.2% with the output coupler of 80% reflectance, and the beam quality factor of M² value was 26.7. However, M² value was dramatically decreased to 1.8 by inserting an aperture of 1.5 mm in diameter into the resonator for higher modes elimination. The output power was only 42W, which corresponds to 12.4% of optical conversion efficiency, and the beam profile indicated TEM_01 mode figuration. Single mode generation of TEM_00 was possible with 1.2mm aperture. The output power was 24W with optical conversion efficiency of 7.1% in TEM_00 mode generation.
For accomplishment of single mode generation with higher output power level and good beam quality, we investigated the stability condition of thermally effected resonator as a function of pump power and resonator length. The shortest thermal focal length of radial and tangential polarizations was about 16.6cm at the maximum pump power of 338W.
Inserting a quarter wave plate to resonator played a role of improvement of beam quality by alternating their radial and tangential polarization directions every bouncing feedbacks. TEM_00 mode generation with asymmetric resonator showed 30W output power with optical conversion efficiency of 8.9%, and the measured M² value was only 1.15. At the same condition, the taking out the quarter wave plate from the resonator made a reduction of output power to 32W and the beam profile also was changed into TEM_01 mode with M² value of 1.8.
Therefore, the additive inserting a quarter wave plate in the resonator gives rise to the improved single mode generation of solid state laser, comparing to the system composed only aperture for mode selection.
분석정보
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)