Passive Q ­ Ž üÈ S Ëc Ü R Nd:YVO 4 7 _T $ [8 ý Cr:YAG

Passive Q ­ Ž üÈ S Ëc Ü R Nd:YVO ⁴ 7 _T $ [8 ý Cr:YAG

€

¾M  š ¼Ê Ýù o Ú; c   \ ¥ û s ÚI í Ä — ¤V R Ë Ž ì ŏ Œ

¼ ÿ

›Š û B - > ·  6 ҃ l B · % · n‡ Úa : @ · T < # Ü  ·  ™ »+ Ö <* ° · T + ä r )

 â

í ß –õ † < Ɠ ¦1 p x † < Ɠ §,  â í ß – 712-260

ƒ

‘

š G ž Bg ` @ · - ! H. > 0 ² ? · T  ø ¶ B0 å  ^∗

% ò

z Œ ™@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  â í ß – 712-749 (2007¸   10 Z 4 10{ 9  ~ à Î6 £ §)

Cr:YAG   & ñ `  ¦ à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A`  ¦ 0 Aô  Ç Ÿ í of  ¨ à º^ ‰– Ð  6   x   H  s š ¸× ¼ # Œl  Nd:YVO

⁴

Y Us $ 

\ 

¦ ] j Œ • % i  . \  -t    ¨ 8 Š ´ òÖ  ¦ s  a % ~ Ü ¼€  " f• ¸ ` O Û ¼ t 5 Å q r ç ß –õ  ` O Û ¼ ì ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦ _  r ç ß –& h  כ ¹1 l x s  



© œ  Œ •“ É r þ j& h _  µ 1 ϔ   › ¸| `  ¦ ¹ 1 Ôl  0 A # Œ Cr:YAG   & ñ _  œ íl  È Òõ Ö  ¦`  ¦ 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % – Ð y Œ •y Œ •    or (   . ¢ ¸ô  Ç, y Œ • È Òõ Ö  ¦`  ¦ ”   Ÿ í of  ¨ à º^ ‰\  ¦  6   x €  " f Y Us $ _  / B N”  l  Ø  ¦§ 4  â _

 ì ø Í Ö  ¦ • ¸ 77 %, 81 % 88 %, 94 %– Ð    or (   . y Œ • Ÿ í of  ¨ à º^ ‰ü < Ø  ¦§ 4  â \  @ / # Œ # Œl 6   x  s 

š

¸× ¼ Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 \    É r Q- Û ¼0 Ag A ) a Y Us $ _  ¨ î ç  H Ø  ¦§ 4 õ  ` O Û ¼ t 5 Å q r ç ß – x 9  ` O Û ¼ ì ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦    o

\ 

¦ 8 £ ¤& ñ % i  . œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  70 %s “ ¦ Ø  ¦§ 4  â ì ø Í Ö  ¦ s  88 %“    â Ä º, ¨ î ç  H Ø  ¦§ 4 s   © œ ( Ž Ü ¼ 9 ` O  Û

¼ ì ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦ • ¸ à ºz   kHz & ñ • ¸– Ð » ¡ ¤ ™ è÷ &% 3  .

PACS numbers: 42.55.P, 42.55.X, 42.60.G

Keywords: Ã º1 l x+ þ A Ç ©-Û ¼0 Ag A, Nd:YVO

4

Y Us $ , Y Us $   s š ¸× ¼ # Œl  “ ¦^ ‰ Y Us $ , Cr:YAG Ÿ í of  ¨ à º^ ‰

I. " e  ] Ø

t

è ß – à ºz   ¸  ç ß – D h– Ðî  r Y Us $  s 1 p q B | 9 õ  Ÿ í of  ¨ à º

^

‰_  > hµ 1 Ïõ   8Ô  ¦ # Q à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ t  5

Å q& h Ü ¼– Ð s À Ò# Q4 R M ® o  . à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨

 t 5 Å q& h Ü ¼– Ð s À Ò# Qt “ ¦ e ”   H s Ä »  H “ ¦„  · ú š „  " é ¶  © œ u


   › ¸l , ¼ # F  g   1 p x`  ¦  6   x   H 0 p x1 l x+ þ A ~ ½ ÓZ O \  q  

#

Œ à º1 l x+ þ A ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x €   ` O Û ¼+ þ A Y Us $ _  ß ¼l \  ¦ B  Ä

º » ¡ ¤ ™ èr ~  ´ à º e ” Ü ¼€  " f• ¸ ü @Â Ò ¨ 8 Š â \  % ò † ¾ Ó`  ¦ ¸ ú ˜ ~ à Πt

 · ú §“ ¦, / B N”  l  ? / Ò_  F  g † < ƙ è _  à º\  ¦ B Ä º » ¡ ¤ ™ èr v 

“

¦, ] j Œ • é ß –• ¸ ± ú Ø  ¦ à º e ” l  M :ë  H s   [1–3].

Ÿ

í of  ¨ à º^ ‰\  ¦ s 6   x ô  Ç Ã º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag As  s À Ò# Qt   H

œ

íl  é ß –> \ " f  H Ÿ í of  ¨ à º^ ‰ Y Us $  s 1 p q B | 9 \ " f µ 1 Ï Ò q

t   H µ 1 ϔ    © œ_  y n C`  ¦ f  ¨ à º # Œ / B N”  l _  Q ± ú “ É r

° ú

כ`  ¦ Ä »t  >  ô  Ç . Ÿ í of  ¨ à º^ ‰_  \  -t  ï  r 0 A  H µ 1 ϔ   

 © œ_  y n C`  ¦ f  ¨ à º½ + É Ã º e ”   H ½ ¨› ¸\  ¦ ”   . Ÿ í of  ¨ à º^ ‰ _

 " é ¶   y n C`  ¦ f  ¨ à º # Œ # Œl   ) a Ê ê, F K ~ ½ Ó l $ ï  r 0 A– Ð ? /



9š ¸€   / B N”  l _  Q° ú כs  † ½ Ó © œ ± ú “ É r ° ú כë ß – Ä »t  Ù ¼– Ð ± ú 

“

É r Q \ " f Z  }“ É r Q – Ð   ¨ 8 Š ÷ &  H Q- Û ¼0 Ag A ´ òõ  \ O # Q”  

∗

E-mail: [email protected]



.   " f Ÿ í of  ¨ à º^ ‰  H f  ¨ à º\  _  # Œ # Œl   ) a " é ¶  _ 



© œI  l $   © œI – Ð ? / 9š ¸t  · ú §“ ¦ QÁ º\  ¦ à º e ”   H ï  r î

ß –& ñ ï  r 0 A– Ð „  s  | ¨ c à º e ”   H \  -t  ï  r 0 A ½ ¨› ¸\  ¦ 4 R  ô

 Ç .  { Œ • © œI _  " é ¶   ï  r î ß –& ñ  © œI – Ð „  s ÷ &€  " f / B N

”

 l _  ’ < Hz  ´s  & h & h  ×  ¦ # Q[ þ t # Q / B N”  l _  Z  }“ É r Q  © œI 

&

h   Ä »• ¸÷ & 9, s  M : Y Us $ _  s 1 p q s  / B N”  l _  # Œ Q ’ < H z 

´˜ Ð   8 & t €   / B N”  l  ? /_  F  g    H Ä »• ¸ ~ ½ ÓØ  ¦`  ¦ : Ÿ x 

#

Œ / å L  y  7 £ x  >   ) a  . / å L  y  7 £ x ô  Ç F  g    H  8  

 É

r 5 Å q • ¸– Ð l $  ï  r 0 A_  " é ¶  \  ¦ “ ¦° ú ˜r v “ ¦ s \     / B N

”

 l _  Q / å L  y   © œ5 p x # Œ r ç ß –& h Ü ¼– Ð B Ä º  ú ª“ É r ` O  Û

¼ µ 1 ÏÒ q tô  Ç .

s

 ° ú  “ É r õ & ñ _  Q-Û ¼0 Ag As  ¸ ú ˜ { 9 # Q
l  0 AK " f  H " é ¶



_  l $  ï  r 0 A\ " f # Œl  ï  r 0 A– Ð `  ¦    H X < e ” # Q / B N

”

    H   © œ_  Y Us $ \  ¦ f  ¨ à º   H „  s ‚  _  f  ¨ à ºé ß –€  & h  s

 &   ô  Ç . Fig. 1\ " f ˜ Ð1 p w, Cr:YAG   & ñ “ É r s  ° ú  “ É r Q- Û ¼0 Ag A ½ ¨› ¸\  ¦ ë ß –7 á ¤   H \  -t  ï  r 0 A\  ¦ ° ú “ ¦ e ”  .[3]

Cr:YAG _  ï  r î ß –& ñ ï  r 0 A_  à º" î “ É r 3.5 µs s  . ï  r î ß –& ñ ï  r 0

A_  à º" î s  U  ´# Q  F  g  \  ¦ f  ¨ à º # Œ # Œl   ) a  © œI _  " é ¶



 l $  ï  r 0 A  © œ{ © œy  q 0 >| 9  M : t   A – Ð ? / 9š ¸ t

 · ú §>   ) a  .

ï

 r î ß –& ñ ï  r 0 A\  `  ¦  ç ß –  © œI _  " é ¶    r  F  g  \  ¦ f  ¨ Ã

º €   / B N”  l _  ’ < Hz  ´s  µ 1 ÏÒ q tô  Ç .   " f F  g  \  ¦ Æ Ò

-263-

–

Ð f  ¨ à º   H õ & ñ “ É r à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A l 0 p x \   | à Ðf ”  

”

  · ú § . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f Ÿ í of  ¨ à º^ ‰– Ð  6   x ô  Ç Cr:YAG   

&

ñ _  \  -t  ï  r 0 A  H Fig. 1 \ " f ˜ Ð1 p w ï  r î ß –& ñ ï  r 0 A\ " f  © œ 0

A ï  r 0 A– Ð_  f  ¨ à º Ò q tl   H ½ ¨› ¸\  ¦ t “ ¦ e ”  . s  ï  r 0

A\ " f_   © œ0 A ï  r 0 A– Ð_  „  s  é ß –€  & h  ß ¼l   H   © œ_  † < Ê Ã

ºs  . Nd:YVO

4

_  µ 1 ϔ     © œ\ " f  H Fig. 1 \ " f ˜ Ð1 p w s

  © œ0 A ï  r 0 A– Ð_  # Œl  é ß –€  & h “ É r l $ ï  r 0 A\ " f_  # Œl  é

ß –€  & h  ˜ Ð  1/15 & ñ • ¸– Ð  Œ • . { 9 é ß –  © œ0 A ï  r 0 A– Ð # Œl   ) a

"

é

¶    H / å L5 Å q y  \ P \  -t \  ¦ µ 1 ÏÒ q tr v “ ¦  r  ï  r î ß –& ñ ï  r 0

A– Ð b  # Q”   . s  õ & ñ \ " f  H Q- Û ¼0 Ag A\  l # Œ   H  

  _  \ O “ ¦ / B N”  l _  ’ < Hz  ´ë ß – 7 £ x r v Ù ¼– Ð Y Us $ _ 

\

 -t  „  ¨ 8 Š ´ òÖ  ¦ s  y Œ ™™ è  ) a  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H  s š ¸× ¼ Y Us $ \  _  # Œ # Œl ÷ &  H Nd:YVO

₄

  & ñ `  ¦ Y Us $  s 1 p q B | 9 – Ð  6   x “ ¦ Cr:YAG

\

 ¦ Ÿ í of  ¨ à º^ ‰– Ð  6   x   H à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A Y Us $ \  ¦

>

hµ 1 Ï % i  . l ” > r _    õ \ " f  H œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  y Œ •y Œ • 80

% ü < 90 %“   ¿ º t _  Cr:YAGë ß –  6   x % i Ü ¼ 9, ` O Û ¼_  ì

ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦ s  200 ∼ 900 kHz– Ð  © œ{ © œy  ß ¼“ ¦, Ø  ¦§ 4 _  כ ¹1 l x • ¸ B

Ä º ( Ž   [4]. ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H Ø  ¦§ 4  כ ¹1 l x s  þ j™ ès “ ¦, Ø  ¦

§

4 • ¸  © œ Z  }“ É r › ¸| `  ¦ ¹ 1 Ôl  0 A # Œ Cr:YAG_  œ íl  È Ò õ

Ö  ¦`  ¦ 50 ∼ 90 % – Ð B Ä º  € ª œ >     or (   . î ß –& ñ  ) a Ø

 ¦§ 4 `  ¦ ”   ™ è+ þ A ` O Û ¼ Y Us $   H ] j2“ ¦› ¸   ¨ 8 Š, ] j3“ ¦

›

¸    ¨ 8 Š 1 p x`  ¦ : Ÿ x €   r  F  g õ   ü @‚     © œ`  ¦ ”   Y U s

$ \  ¦ µ 1 ÏÒ q tr v Ù ¼– Ð Ä »1 l qÓ ü t| 9 `  ¦ „ à Ðt    H ç  H ~ ½ Ó# Q r Û ¼

% 7

›, _ † < Æ u « Ñ, > 8 £ ¤ 1 p x _  # Œ Q ì  r  \ " f ; Ÿ ¤V , >   6   x| ¨ c

 כ

s   [5–7].

II. ÷ m Ç ] M ö

Ã

º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A z  ´+ « >  © œu   H ‚ à Г ¦ë  H‰  ³ [4]\ 
“ : r

 כ

õ  Ä »   . Nd:YVO

4

  & ñ _  Ä »• ¸ ~ ½ ÓØ  ¦ é ß –€  & h “ É r Nd:YAG ˜ Ð  ß ¼
, \ P & h “   : £ ¤$ í s 
 " f “ ¦Ø  ¦§ 4 Ü ¼– Ð µ

1 ϔ  r v €     & ñ s  õ • ¸ô  Ç \ P – Ð “  ô  Ç Û ¼à ÔY UÛ ¼_  7 £ x – Ð 

’ < H ÷ &  H é ß –& h s  e ”  .   " f ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H Nd:YVO

4

 

& ñ _  € ª œé ß –\  Nd ' ‘ ÷ &t  · ú §“ É r YVO

4

  & ñ `  ¦  ҂ Ã Ì ô

 Ç 4 Ÿ ¤ ½ + Ë   & ñ (composite crystal)`  ¦  6   x # Œ Û ¼à ÔY UÛ ¼\  ¦ y

Œ

™™ èr (   . ‘ : r z  ´+ « >\ " f  6   x ô  Ç Nd:YVO

4

  & ñ _  ß ¼l 



 H 4 × 4 × 12 mm s  9 Nd_  • ¸i ç 0 l x • ¸  H 0.6 at.% s   (Onyx  ). • ¸i ç  ) a  Òì  r _  U  ´s   H 6 mm s  9, € ª œé ß –\  U  ´ s

 3 mm_  Nd ' ‘ ÷ &t  · ú §“ É r YVO

4

  & ñ s   ҂ à Ì÷ &# Q e ”

 . s    & ñ “ É r · û ª“ É r “  n ¹ ¡ § (indium) F K5 Å q ~ à Ì} Œ •Ü ¼– Ð y Œ ™



" f ½ ¨o – Ð ë ß –Ž  H  î  r à Ô ? /\  ¶ ú š{ 9  % i  . ½ ¨o  F | 9 _ 



î  r à ԍ  H † ½ ӓ : r › ¸] X l – Ð ] j# Q÷ &  H Í ‰ ty Œ •Ã º\  _  # Œ Í ‰ t

Fig. 1. Schematic energy level diagram of a Cr:YAG crystal.

y

Œ

•  ) a  . Nd:YVO

4

  & ñ _  „  €  õ  Ê ê€  “ É r 1064 nm \  @ / K

" f Á ºì ø Í   ïh As  ÷ &# Q e ”  . s    & ñ \  { 9  ÷ &  H   s

š ¸× ¼ Y Us $ (Thomson CSF, 808 nm)  H 600 µm _  f ” 

 â

`  ¦ ”   F  g$ 3 Ä »  µ 1 Ï`  ¦ : Ÿ x # Œ „  ² ú ˜  ) a  . & h ü @‚   % ò  © œ l

(infrared viewer)\  ¦ s 6   x # Œ › ' a ¹ 1 Ïô  Ç  s š ¸× ¼ Y Us $  _

 / B N ç ß –& h  ì  r Ÿ í  H " é ¶+ þ As % 3  . F  g$ 3 Ä »\  ¦ : Ÿ x # Œ
“ : r   s

š ¸× ¼ Y Us $   H 2 > h_  5 cm_  œ í& h  o \  ¦ ”   ¨ î ^  ¦2 Ÿ ¤ E $

™Ý ¼\  _ K  & ñ ï  r ÷ &“ ¦, Nd:YVO

⁴

  & ñ _  ³ ð€  \  | 9 5 Å q ) a



.

Y

Us $ _  { 9 § 4  â õ  Ø  ¦§ 4  ⠓ É r — ¸¿ º ¨ î €   â `  ¦  6   x % i 



. / B N”  l _  U  ´s   H 40 mm s “ ¦, Nd:YVO

⁴

  & ñ “ É r { 9 

§ 4

 â \ " f €  • 7 mm b  # Q4 R e ”  . Nd:YVO

⁴

  & ñ \ " f 3 mm b  # Q”   / B M \  Cr:YAG   & ñ `  ¦ ¿ º% 3  . Cr:YAG   

&

ñ (CASIX)_  ¿ ºa   H 1 mm s  9, œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % “    כ `  ¦ y Œ •y Œ •  6   x % i  .

Nd:YVO

4

  & ñ `  ¦ t 
€  " f { 9 Â Ò f  ¨ à º÷ &t  · ú §“ É r # Œl 6   x



s š ¸× ¼ Y Us $   H Cr:YAG   & ñ \  f  ¨ à º  ) a  . s – Ð “   

#

Œ Cr:YAG   & ñ _  “ : r • ¸ t 
u >   © œ5 p x €   # Œl  ï  r 0

A_  à º" î s     “ ¦   + þ As  Ò q tl Ù ¼– Ð Cr:YAG   & ñ • ¸ Í ‰ t y

Œ

•Ã º\  ¦ f  Ë  9" f “ : r • ¸\  ¦ î ß –& ñ  or (   . Cr:YAG   & ñ õ  Ø  ¦

§ 4

 â  s _   o   H 9 mm s % 3  .

z 

´+ « > í  H " f  H €  $  Ø  ¦§ 4  â `  ¦ [ O u  “ ¦ Y Us $ \  ¦ & ñ \ P 

# Œ & h ü @‚   × ¼\  ¦ s 6   x # Œ µ 1 ϔ  `  ¦ S X ‰ “   % i  . Y Us 

$

_  b  ¦§ 4 `  ¦ Ø  ¦§ 4  8 £ ¤& ñ l  (Ophir)– Ð Ø  ¦§ 4 `  ¦ S X ‰ “   “ ¦, /

B N”  l \  Cr:YAG   & ñ s  [ O u   ) a  î  r à Ô\  ¦ › ¸d ” Û ¼X O >  Nd:YVO

4

  & ñ õ  Ø  ¦§ 4  â  s \  ¿ º% 3  . ` O Û ¼  + þ Aõ  ì ø Í 4

Ÿ

¤Ö  ¦“ É r “ ¦5 Å q š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ïá Ԗ Ð › ' a8 £ ¤ % i  . Ø  ¦§ 4  â ì ø Í Ö  ¦

`

 ¦ ² ú ˜o  # Œ s  õ & ñ `  ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤ “ ¦ W 1t  ì ø Í Ö  ¦ s  " f– Ð



 É r Ø  ¦§ 4  â `  ¦ s 6   x ô  Ç 8 £ ¤& ñ s  = å Q
€   Cr:YAG_  œ íl È Ò õ

Ö  ¦ s    É r   & ñ Ü ¼– Ð “ § ¨ 8 Š % i  .

Fig. 2. The variation of Nd:YVO

4

laser output as a func- tion of laser diode pump power. The reflectivity of each output coupler was 77, 81, 88, 94 % respectively.

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý

Y

Us $ _  þ j@ / Ø  ¦§ 4 `  ¦ 0 p u l  0 A # Œ ƒ  5 Å q µ 1 Ï

”

 (CW: continuous wave)Ü ¼– Ð 1 l x  Œ •   H Y Us $ _  : £ ¤$ í

`

 ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ . # Œl 6   x  s š ¸× ¼ Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 \    É r Y

Us $  Ø  ¦§ 4 `  ¦ ¶ ú ˜( R ˜ Ѐ Œ ¤Ü ¼ 9 Õ ª   õ   H Fig. 2 \ 
ü <

e ”

 . ì ø Í Ö  ¦ s  " f– Ð   É r 4 > h_   Òì  r ì ø Í  â (77 %, 81

%, 88 %, 94 %)`  ¦ Ø  ¦§ 4  â Ü ¼– Ð  6   x # Œ ì ø Í Ö  ¦ \    É r Ø

 ¦§ 4 _     o\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  .

Ø

 ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦`  ¦ ² ú ˜o   9 CW Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤

&

ñ ô  Ç   õ  ì ø Í Ö  ¦ s  81 %“   M :  © œ  H Ø  ¦§ 4 “   6.7 W\  ¦

% 3

% 3  . s  M : # Œl 6   x  s š ¸× ¼ Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 “ É r 12.3 W s

# Q" f €  • 54 %_    ¨ 8 Š ´ òÖ  ¦`  ¦ % 3 % 3  . q 5 p w ô  Ç ½ ¨› ¸\  ¦

”   / B N”  l \  ¦  6   x ô  Ç s „  _    õ  [4]\  q  # Œ \  -t 

„

 ¨ 8 Š ´ òÖ  ¦ s   8  © œ5 p x ô  Ç  כ “ É r   & ñ _  0 Au \  ¦ þ j& h  o r v 

“

¦ # Œl 6   x  s š ¸× ¼ Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 `  ¦ `  ¦ 2 ;   õ s  .

Ø

 ¦§ 4  â ì ø Í Ö  ¦ s  77 % { 9  M :, þ j@ / Ø  ¦§ 4  1.9 W\  ¦ % 3 % 3 



. / B N”  l  ? / Ò\  Cr:YAG   & ñ `  ¦ ¿ º€   Ø  ¦§ 4 “ É r CW – Ð µ

1 ϔ     H  â Ä º\  q  # Œ €  • 1/3Ü ¼– Ð » ¡ ¤ ™ è÷ &% 3  . Ø  ¦§ 4  â _

 ì ø Í Ö  ¦ s  94 %{ 9  M :  H Ÿ í of  ¨ à º^ ‰_  œ íl  È Òõ Ö  ¦ T

 Z  }`  ¦ à º2 Ÿ ¤ Ø  ¦§ 4 s  Z  } € Œ ¤ . s   H / B N”  l _  ’ < Hz  ´s   Œ •  t

“ ¦ œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  9 þ t à º2 Ÿ ¤ Ÿ í of  ¨ à º^ ‰\ " f & h “ É r \  - t

– Е ¸ l $ ï  r 0 A " é ¶  _  @ / Òì  r s  # Œl ÷ &# Q \  -t  ’ < H z 

´s   Œ • ”   M :ë  H Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •  ) a  . Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦ s  y Œ • y

Œ

• 88 %, 81 %, 77 % { 9  M :  H T

0

 70 %ü < 80 % { 9  M : Ø

 ¦§ 4 s   © œ ß ¼ 9, ¿ º  â Ä º\  e ” # Q Ø  ¦§ 4 “ É r " f– Ð q 5 p w 

%

i  . Fig. 3“ É r Ø  ¦§ 4  â ì ø Í Ö  ¦ s  81 %{ 9  M : œ íl  È Òõ Ö  ¦

`

 ¦ ² ú ˜o   9  s š ¸× ¼ Y Us $  Ø  ¦§ 4 \    É r Cr:YAG Y U s

$  Ø  ¦§ 4 `  ¦
  · p  כ s  . þ j@ / Ø  ¦§ 4 “ É r 1.7 W – Ð ì ø Í 

Fig. 3. The variation of passively Q-switched Nd:YVO

4

laser output power as a function of initial transmission of saturable absorber. The reflectivity of the output coupler was set at 81 %.

Ö

 ¦ s  77 %“    â Ä º\  q  # Œ y Œ ™™ è % i  . Y Us $  / B N”  l 

\

" f þ j@ /_  Ø  ¦§ 4 s 
š ¸ 9€   / B N”  l  ’ < Hz  ´õ  s 1 p q  s  _

 › ¸| s  & h ] X  >  ´ ú    ô  Ç  [8]. T

⁰

s  70 %ü < 80 % { 9

 M : þ j@ / Ø  ¦§ 4 s 
“ : r s Ä »  H s  M :_  / B N”  l  ’ < Hz  ´s  þ

j@ / Ø  ¦§ 4  › ¸| \   © œ   H] X  l  M :ë  H s  .

› '

a8 £ ¤ ) a Y Us $  ` O Û ¼_  ì ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦ (pulse repetition rate) õ 

` O

Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤ (pulse duration)“ É r Cr:YAG   & ñ _  œ íl  È Ò õ

Ö  ¦ õ  # Œl   s š ¸× ¼ Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 \  _ ” > r ô  Ç . # Œl  6

 

x  s š ¸× ¼ Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 s  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ ` O Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤

“ É

r » ¡ ¤ ™ è÷ &% 3 Ü ¼ 9 @ /^ ‰– Ð Ã ºz   ns\ " f à ºÑ þ ˜ ns  s _  ° ú כ

`

 ¦ & ’  . ` O Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤ s   © œ |    כ “ É r 600 ns \  ² ú ˜ % i 



. ` O Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤ s  » ¡ ¤ ™ è÷ &  H s Ä »  H  s š ¸× ¼_  Ø  ¦§ 4 s  7

£

x  €   s 1 p q B | 9 \ " f_  x 9 • ¸ ì ø ̈́  • ¸ 7 £ x  >  ÷ &“ ¦, s

\     Y Us $ _  7 £ x; Ÿ ¤ s  À 1 Ïo  { 9 # Q
 / å L5 Å q y  s 1 p q B 

| 9

\  $  © œ  ) a \  -t \  ¦ Y Us $ – Ð   ¨ 8 Š r v l  M :ë  H s  .

s

 ° ú  “ É r   õ   H l ” > r _    õ ü <• ¸ Ä » ô  Ç  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Г    כ s

 .

` O

Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤ s   © œ  ú ª“ É r  כ “ É r œ íl È Òõ Ö  ¦ s  70 %ü <

80 %“    כ s % 3 Ü ¼ 9 70 ∼ 120 ns  s _  ` O Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤`  ¦

˜

Ð% i  . s  › ¸| \ " f Ø  ¦§ 4 • ¸  © œ  H   õ \  ¦ ˜ Ð# Œ y © œô  Ç s

1 p q s   ú ª“ É r ` O Û ¼\  ¦ 4 R  ï  r " é ¶ “  e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . 1 l x { 9

ô  Ç œ íl È Òõ Ö  ¦`  ¦ ”   Ÿ í o / B N”  l _   â Ä º, Ø  ¦§ 4  â _  ì

ø Í Ö  ¦ \     ` O Û ¼t 5 Å q r ç ß –• ¸    o % i  . s 1 p q s  { 9 

&

ñ ô  Ç  â Ä º / B N”  l _  ’ < Hz  ´õ  s 1 p q õ _  & h ] X ô  Ç q Ö  ¦ s  ×  æ כ

¹† < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  50 %ü < 60 %“    â Ä º



 H ¢ - a„  ô  Ç ` O Û ¼ Y Us $ _  µ 1 ϔ  “ É r   t “ ¦, CW Y Us $ 

\

" f €  •ç ß –_  ”  ; Ÿ ¤   › ¸ Å Òl & h Ü ¼– Ð Ò q tl   H — ¸_ þ v`  ¦ ˜ Ð s

“ ¦ e ”  . Ÿ í of  ¨ à º^ ‰\ " f_   © œ0 Aï  r 0 A– Ð_  f  ¨ à º\   © œ

Fig. 4. The variation of passively Q-switched Nd:YVO

4

laser pulse width as a function of initial transmission of saturable absorber. The reflectivity of the output coupler was set at 81 %.

r

ç ß –s     9 f  ¨ à º_  Ÿ í o { 9 # Q
l  „  \  Y Us $  µ 1 ϔ  

\

" f Ÿ í o €  $  { 9 # Qz Œ ¤l  M :ë  H s  .

Ø

 ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦ s  81 %“   M :, ` O Û ¼ ì ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦ (pulse rep- etition rate: PRR)`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ   H Fig. 5 \ 
ü < e ”  .

PRR“ É r ` O Û ¼ü < ` O Û ¼  s _  ¨ î ç  H& h “   r ç ß – ç ß –  `  ¦ 8 £ ¤& ñ

“ ¦ 8 £ ¤& ñ ° ú כ_  % i à º\  ¦ 2 [ # Œ í ß –& ñ % i  . œ íl È Òõ Ö  ¦ s

 ± ú  | 9 à º2 Ÿ ¤ PRR • ¸ ×  ¦ # Q× ¼  H  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Г   . œ íl  È Ò õ

Ö  ¦ s  ± ú Ü ¼€   l $  ï  r 0 A_  " é ¶   x 9 • ¸ ™ è”   # Œ / B N”   l

_  Q° ú כs   © œ5 p x   H X < r ç ß –s   8 ™ èכ ¹÷ &l  M :ë  H s  .

PRR“ É r @ /^ ‰– Ð 200 ∼ 1400 kHz_  ° ú כ`  ¦ & ’  . s   H ï  r î

ß –& ñ ï  r 0 A_   µ 1 Ï~ ½ ÓØ  ¦ à º" î _  % i à º 29 kHze ” `  ¦ “ ¦ 9

€   { © œƒ  ô  Ç   õ s  . t ë ß – s   â Ä º• ¸ œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  70 % “    â Ä º à ºz   kHz & ñ • ¸ t  » ¡ ¤ ™ è   H  כ s  0 p x † < Ê

`

 ¦ S X ‰ “   % i  . ‘ : r z  ´+ « >\ " f  6   x ô  Ç Cr:YAG_  — ¸Ž  H œ í l

 È Òõ Ö  ¦ \ " f  s š ¸× ¼ # Œl  Ø  ¦§ 4 s  7 £ x  €   PRR• ¸ 7

£

x    H  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ð% i  .

IV. + s Ç Â ] Ø

Ÿ

í of  ¨ à º^ ‰– Ð Cr:YAG   & ñ `  ¦  6   x ô  Ç Ã º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 A g A Y Us $ \ " f Ÿ í of  ¨ à º^ ‰_  œ íl  È Òõ Ö  ¦ \    É r Ø  ¦§ 4  :

£ ¤$ í _     o\  ¦ › ' a8 £ ¤ % i  . Cr:YAG\  ¦ V , t  · ú §€ Œ ¤`  ¦ M :, ì

ø Í Ö  ¦ s  81 %“   Ø  ¦§ 4  â `  ¦  6   x # Œ þ j@ / { 9 § 4  12.3 W

“

  M : Ø  ¦§ 4  6.7 W\  ¦ % 3 % 3  . / B N”  l  ? / Ò\  Cr:YAG   & ñ

`

 ¦ ¿ º , Y Us $ _  ¨ î ç  H Ø  ¦§ 4 “ É r Ø  ¦§ 4  â ì ø Í Ö  ¦ s  77 %{ 9  M

:, 1.9 Ws % 3  . Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦ õ  Ÿ í of  ¨ à º^ ‰_  œ í l

 È Òõ Ö  ¦`  ¦    or v €  " f Y Us $ _  ¨ î ç  H Ø  ¦§ 4 , ` O Û ¼ t  5

Å

q r ç ß –; Ÿ ¤ õ  ` O Û ¼ ì ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦`  ¦  s š ¸× ¼ # Œl  Ø  ¦§ 4 _  † < Êà º

Fig. 5. The variation of passively Q-switched Nd:YVO

₄

laser pulse repetition rate as a function of initial trans- mission of saturable absorber. The reflectivity of the output coupler was set at 81 %.

–

Ð ½ ¨ % i  . Y Us $ _  ì ø Í4 Ÿ ¤Ö  ¦“ É r œ íl  È Òõ Ö  ¦ \  B Ä º  H _

” > r$ í `  ¦ ˜ Ð% i  . Ø  ¦§ 4  â ì ø Í Ö  ¦ s  81 %s “ ¦ œ íl  È Òõ  Ö

 ¦ s  70 % “   M :,  © œ  ú ª“ É r ` O Û ¼ r ç ß –; Ÿ ¤`  ¦ ˜ Ðs “ ¦, Y Us 

$

_  ¨ î ç  H Ø  ¦§ 4 • ¸  © œ{ © œy  ( Ž Ü ¼ 9 ` O Û ¼_  כ ¹1 l x • ¸  © œ  Œ •

€

Œ

¤ . s  › ¸| \ " f ' ‘ ¿ º Ø  ¦§ 4 s   © œ ß ¼Ù ¼– Ð ] j2“ ¦› ¸ , ]

j3“ ¦› ¸  1 p x _  q ‚  + þ A “ ¦› ¸  µ 1 ÏÒ q tr v l \   © œ & h ] X 

 “ ¦ Ò q ty Œ •  ) a  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H 2007¸    â  © œ· ¡ ¤ • ¸“ §¹ ¢ ¤' õ A (“ §¹ ¢ ¤  Ò) R&E á Ô

–

ÐÕ ªÏ þ › t " é ¶ Ü ¼– Ð Ã º' Ÿ ÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] Nocolaie Pavel, Jiro Saikawa, Sunao Kurimura and Takunori Taira, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 1253 (2001).

[2] Tae Moon Jung, Kwangsuk Kim, Heejong Moon, Jonghoon Yi, Chuljoong Kim and Jongmin Lee, Han- kook Kwanghak Hoeji 9, 231 (1998).

[3] Yehoshua Kalisky, Progress in Quantum Electronics 28, 249 (2004).

[4] Illhyun Park, Jin Hyuk Kwon and Jonghoon Yi, SAEMULLI (New Phys.) 53, 542 (2006).

[5] W. Koechner, Solid State Engineering (Springer, New

York, 1999), Chap. 5.

[6] Richard Scheps, Introduction to Laser Diode-pumped Solid State Laser SPIE, Washington (Bellingham, Washington, SPIE Optical Engineering Press, 2002), p. 40.

[7] A. E. Sigman, Lasers (Univ. Sci. Books, Mill Valley, CA 1008, 1986).

[8] J. J. Degnan, IEEE J. Quantum. Electron. 31, 1890 (1995).

The Dependences of the Lasing Characteristics of a Nd:YVO ₄ Laser on the Initial Transmissions of a Cr:YAG Saturable Absorber

Seungin Ahn, Gyeal Han, Jaegyeong Lee, Hoyeon Hwang, Junyeob Kim and Jeonghui Lee Gyeongsan Science High School, Gyeongsan 712-260

Illhyun Park, Jinhyuck Kwon and Jonghoon Yi

^∗

Department of Physics, Yeungnam University, Gyeongsan 712-749 (Received 10 October 2007)

A passively Q- switched Nd:YVO

4

laser, which uses Cr:YAG as a saturable absorber, was devel- oped. To the find optimal conditions for high efficiency, stable pulse width, and low jittering, we tried several crystals with different initial transmissions of 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, and 90 %. For each crystal, output couplers with several values of the reflectivity (77 %, 81 %, 88 %, and 94 %) were used. For each value of the initial transmission and reflectivity, the pulse duration and the pulse repetition rate were measured while varying the diode laser power. When the initial transmis- sion was 70 % and the reflectivity of the output coupler was 88 %, average power was maximum, and the pulse repetition rate was minimum.

PACS numbers: 42.55.P, 42.55.X, 42.60.G

Keywords: Passive Q switching, Nd:YVO

4

laser, Diode pumped laser, Solid-state laser, Cr:YAG

∗

E-mail: [email protected]