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레이저 다이오드로 종 펌핑된 디스크형 Yb:YAG 레이저 출력 특성

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Author(s)
양정문
Issued Date
2009
Abstract
With the advent of laser diode pumping technology, high power, high beam quality, and compact lasers could be realized. However, laser engineers are still interested in developing more compact lasers with higher power and higher beam quality. One of the excellent candidates for new lasers is the Yb:YAG disk laser longitudinally pumped by a laser diode. Since Yb:YAG crystal has the quantum efficiency of 91% and the life time of 951 μs, the longitudinally pumped Yb:YAG lasers can be operated with high output power and high quality beam profile. The CW Yb:YAG disk laser with more than 100 W in TEM00 mode[1]. An electro-optical efficiency of 20% and an optical conversion efficiency of 58% had been achieved and a laser power of 1 kW had been demonstrated.
In this thesis, we demonstrate a Yb:YAG disk Laser longitudinally pumped by laser diode with the wavelength of 940 nm and investigate its output characteristics.
To design a high efficient laser, we optimized the lens system to tightly focus the pump beam on the Yb:YAG disk. Also we fabricated the laser crystal mount cooled by a water circulation. We used the plane-parallel resonator consisting of a Yb:YAG disk (φ 5 mm x 3.5 mm) with Yb-doping rate of 5% and a output coupler of 97% reflectance. Maximum output power of the designed laser was 4.36 W at the 23.5 W pump power and its slope efficiency was 22%. We also investigate the beam quality(M2) of the output beam. The measured beam quality (M2) depended on the resonator length and the pump power. The designed laser had M2 value of 1.3 under best experimental conditions, which means almost Gaussian beam.
Alternative Title
Output characteristics of a longitudinally LD pumped Yb:YAG disk laser
Alternative Author(s)
Yang, Jeong Moon
Affiliation
조선대학교 일반대학원 광기술공학과
Department
일반대학원 광기술공학과
Advisor
김현수
Awarded Date
2010-02
Table Of Contents
목 차

ABSTRACT

제1장 서 론 1

제2장 이 론 3
제1절 Yb:YAG 매질 3
1. Yb:YAG 매질 특성 3
2. 준안정 3준위 레이저 5
제2절 레이저 발진 조건 8
1. 광 공진기의 원리 및 종류 8
2. 이득 조건 13
3. 위상 조건 16
제3절 레이저의 출력과 손실율 계산 18
제4절 디스크형 레이저 매질 열분포 해석 21
1. 디스크 측면 냉각 구조에서의 열분포 해석 21
제5절 열 렌즈 효과에 대한 레이저 공진기 안정 조건 26

제3장 종 펌핑 Yb:YAG 레이저 34
제1절 렌즈 모듈 전산모사 34
제2절 매질 냉각장치 설계 38
제3절 LD의 온도 측정 39
제4절 종펌핑을 위한 레이저 제작 40
제5절 광 공진기의 길이 조정 42

제4장 실험 결과 및 고찰 44
제1절 출력 측정 44
제2절 Knife-edge 방식을 이용한 M2 계산 45
제3절 광 공진기 길이 조절에 따른 출력 측정 49
제4절 광 공진기 길이 변화에 따른 M2 값의 변화 52

제5장 결론 53

[감사의 글] 54

[참고문헌] 56
Degree
Master
Publisher
조선대학교
Citation
양정문. (2009). 레이저 다이오드로 종 펌핑된 디스크형 Yb:YAG 레이저 출력 특성.
Type
Dissertation
URI
https://oak.chosun.ac.kr/handle/2020.oak/8480
http://chosun.dcollection.net/common/orgView/200000239315
Appears in Collections:
General Graduate School > 3. Theses(Master)
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  • AuthorizeOpen
  • Embargo2010-01-25
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