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두 개의 Yb:YAG 디스크 레이저 모듈로 구성된 레이저 출력 특성 연구

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Author(s)
김현철
Issued Date
2014
Abstract
In this thesis, we propose the new laser resonator composed of two longitudinally pumped Yb:YAG disk laser modules and investigate its output characteristics.
To optimize the output of the new designed laser, we firstly design a laser resonator with single Yb:YAG disk laser module and analyze its output characteristics. The designed laser with single Yb:YAG disk laser module has a slope efficiency of 17∼19% and a beam quality () of 1.10∼1.40. Also by coupling a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM) to the designed laser with single Yb:YAG disk laser module, we generate mode-locked pulses. The mode-locked pulses has an average power of 0.68 W at the pump power of 17.8 W, the pulse width of less than 262 ps and its repetition rate of 37 MHz.
To increase output power of the designed laser resonator with single longitudinally pumped Yb:YAG disk laser module, we insert an additional Yb:YAG disk laser module inside the resonator. The two Yb:YAG disk modules are placed at a symmetrical position inside the resonator to increase stability and efficiency of the laser. The output of the proposed laser with two Yb:YAG disk modules has a slope efficiency of 11.6 % and a beam quality () of 1.05∼1.18. We find that the output power of the laser with two Yb: YAG disk laser modules is approximately two times of the output power of the laser with single Yb: YAG disk. We additionally perform Q-switching pulse generation by coupling SESAM to the designed laser with two Yb:YAG disk laser modules. The Q-switched output has an average power of 1.76 W at a 36 kHz repetition rate and the pulse width of about 960 ns when the power of a pumping laser diode is 14.6 W.
Alternative Title
Output characteristics of a laser composed of two Yb:YAG disk laser modules
Alternative Author(s)
Hyun Chul Kim
Department
일반대학원 광기술공학과
Advisor
김현수
Table Of Contents
목 차
ABSTRACT

제1장 서 론 1

제2장 이 론 3
제1절 Yb:YAG 매질 3
1.1 Yb:YAG 매질 특성 3
제2절 근축광선을 이용한 레이저 공진기 해석 5
2.1 광선 전달 행렬 (ABCD 행렬) 5
2.2 레이저 공진기의 안정 조건 및 공진 모드 크기 6
제3절 레이저 출력 8
3.1 레이저 출력경의 반사율 최적화 8
제4절 Q-스위칭과 모드 잠금 11
4.1 Q-스위칭 11
4.2 모드 잠금 11
제5절 반도체 포화흡수체 거울(SESAM) 13

제3장 실험 결과 및 논의 14
제1절 단일 Yb:YAG 디스크 모듈로 구성된 레이저 공진기 14
1.1 단일 Yb:YAG 레이저의 짧은 공진기 구조 14
1.1-1 단일 Yb:YAG 레이저의 짧은 공진기 구성 14
1.1-2 단일 Yb:YAG 레이저의 펌프광 크기계산 15
1.1-3 단일 Yb:YAG 레이저의 공진 모드 빔 크기계산 17
1.1-4 설계된 단일 Yb:YAG 레이저 출력 특성 18


1.2 단일 Yb:YAG 레이저의 긴 공진기 구조 20
1.2-1 단일 Yb:YAG 레이저의 긴 공진기 구성 20
1.2-2 단일 Yb:YAG 레이저의 공진기 안정조건 20
1.2-3 단일 Yb:YAG 레이저의 공진 모드 빔 크기계산 22
1.2-4 설계된 단일 Yb:YAG 레이저 출력 특성 22
제2절 단일 Yb:YAG 디스크 모듈로 구성된 레이저 공진기 모드 잠금 26
2.1 모드 잠금을 위한 단일 Yb:YAG 레이저 공진기 구조 26
2.2 모드 잠금을 위한 크기 계산 27
2.3 모드 잠금/된 단일 Yb:YAG 레이저 출력 특성 28
제3절 두 개의 Yb:YAG 디스크 모듈로 구성된 레이저 공진기 32
3.1 두 개의 Yb:YAG 레이저 공진기 구조 32
3.2 두 개의 Yb:YAG 레이저 공진기의 공진 모드 빔 크기계산 33
3.3 설계된 두 개의 Yb:YAG 레이저 출력 특성 34
제4절 두 개의 Yb:YAG 디스크 모듈로 구성된 레이저 공진기의
Q-스위칭 37
4.1 Q-스위칭을 위한 두 개의 Yb:YAG 레이저 공진기 구조 37
4.2 Q-스위칭을 위한 크기 계산 39
4.3 Q-스위칭 된 두 개의 Yb:YAG 레이저 출력 특성 39

제4장 결론 43



[참고문헌] 44

[감사의 글] 48
Degree
Master
Publisher
조선대학교
Citation
김현철. (2014). 두 개의 Yb:YAG 디스크 레이저 모듈로 구성된 레이저 출력 특성 연구.
Type
Dissertation
URI
https://oak.chosun.ac.kr/handle/2020.oak/12093
http://chosun.dcollection.net/common/orgView/200000264668
Appears in Collections:
General Graduate School > 3. Theses(Master)
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  • Embargo2015-02-25
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