Æ
X Øy ¢Ñ ÷ ¹ Å ½; c  \ ¥ 7 _T $ [ T ~ ¾© 8 ý ® oà à ŠX ê s ¤V R ËÊ Ý Nd:YAG 7 _T $ [8 ý û s ÚI í Ä ì Å× D; c å ¾ Ë X ¢ ì Å
» · »# Ü · ~ ç ¡¹ ÿ G B · © ¼U ] 8 ; · »' Ö <4 w H · » ÷ 7 BM ∗
/ B
N Å Ò@ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , / B N Å Ò 314-701
ø ¶ B] 8 ; · »0 ï F x
ô
Dz D G ;ë H ½ ¨" é ¶, @ / 305-764
»% g ` @
ô
ǵ 1 ×@ / < Æ § § ª < Æ Ò, 305-719
(2008¸ 7 Z 4 21{ 9 ~ Ã Î6 £ §, þ j7 á x : r 2008¸ 9 Z 4 19{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
Nd:YAG ¦^ Y Us $ _ # l F g Ü ¼ Ð æ ¼s H Y Us $ s ¸× ¼ (Laser diode;LD)_ 1 l x : r ¸ü <
À Ó\ É r # l © _ : £ ¤$ í ` ¦ S X % i . Nd:YAG & ñ _ Å Ò f ¨ Ã º © 808 nm\ ¦ × æd Ü ¼ Ð y
y _ À Ó\ " f Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ É r ¨ î ç H © oÖ ¦ É r 0.31 nm/
◦C s ¦, Y U s
$ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 25
◦C \ " f_ À Ó\ É r © oÖ ¦ É r 0.22 nm/Ae ` ¦ S X % i
. s õ Y Us $ s ¸× ¼_ À Ó\ 1 l x : r ¸\ ¦ or & Y Us $ s ¸× ¼_ # l × æ d
© ` ¦ 808 nm Ð ¸] X ½ + É Ã º e % 3 . s \ ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð # l F g _ © \ É r 7 á x # l Nd:YAG Y Us $ _
Ø ¦§ 4 : £ ¤$ í ` ¦ · ú : r õ # l F g _ © ` ¦ 808 nm Ð # Nd:YAG & ñ ` ¦ # l % i ` ¦ M :_ Ø ¦§ 4 s
808 nm # l c Ð 0.2 ∼ 0.5 W& ñ ¸ H כ ` ¦ S X % i . 7 á x # l Nd:YAG Y Us $ _ ë H )
3
Ø ¦§ 4 É r 808 nm Ð # l % i ` ¦ M : 808 nm # l c Ð 1.3 W& ñ ¸ ± ú É r כ ` ¦ S X % i
. : r ½ ¨\ ¦ : x K ¦^ Y Us $ _ î ß & ñ & h s ¦ & ñ S X ô Ç ½ ¨1 l x` ¦ 0 AK " f H Y Us $ s ¸× ¼_ # l
© s 808 nm ÷ & ¸2 ¤ Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ ¸] X H כ s Nd:YAG Y Us $ _ Ø ¦§ 4 ` ¦ ´ ò Ö
¦& h Ü ¼ Ð 6 x ½ + É Ã º e H ~ ½ ÓZ O e ` ¦ z ´+ « >& h Ü ¼ Ð Ð% i .
PACS numbers: 42.55.Px, 42.55.Xi, 42.60.Lh
Keywords: Y Us $ s ¸× ¼, Nd:YAG Y Us $ , 7 á x # l , : r ¸ü < À Ó\ É r Û ¼& 7 à Ô! 3 o, © oÖ ¦
I. " e  ] Ø
&
³F ¦^ Y Us $ H _ « Ñü < í ß \ O , ½ Ó/ B N Ä ºÅ Ò 1 p x _ ì r
\
¦ Å [ þ t # Q ª > 6 £ x6 x ÷ & ¦ e . ¦^ Y Us $ _
ª ô Ç 6 £ x6 x \ # l F g _ 7 á x À Óü < + þ AI ¢ ¸ô Ç ª o ÷ &
%
3 l \ ¦^ Y Us $ \ ¦ ] j ¦ > hµ 1 Ï H X < e # Q 6 x ¸
\
´ ú H & h ] X ô Ç # l F g _ × þ s F g © y × æ כ ¹ . s
\
7 á x # l H ¦^ Y Us $ \ " f כ ¹½ ¨÷ & H # l F g _
: £ ¤$ í \ @ /ô Ç ½ ¨ ' & h Ü ¼ Ð Ã º' ÷ &% 3 Ü ¼ 9 [1, 2]
#
l F g × æ \ Y Us $ s ¸× ¼ (Laser diode; LD)
\
¦ 7 á x # l ~ ½ Ód _ ¦^ Y Us $ \ Å Ò Ð s 6 x ¦ e . Y U s
$ s ¸× ¼\ ¦ ¦^ Y Us $ _ # l F g Ü ¼ Ð s 6 x ½ + É â Ä
º ¦^ Y Us $ r Û ¼% 7 _ ´ òÖ ¦` ¦ Z } s ¦ Ã º" î ` ¦ Z þ tw n = Ã º
∗
E-mail: [email protected]
e
` ¦ ÷ r ë ß m c | 9 ` ¦ a % ~ > ½ + É Ã º e . ¢ ¸ô Ç ` O Û ¼ ì ø Í 4
¤Ò ¦` ¦ 7 £ x r ~ ´ Ã º e # Q e ¦ A r Ï þ á Ô\ ¦ # l F g Ü ¼ Ð 6
x ô Ç Y Us $ Ð ¦ì ø Í4 ¤Ö ¦ _ ` O Û ¼ Y Us $ \ ¦ ] j H X
< 6 x s ¦ è+ þ A o ] j s / '0 > Y Us $ / B N 0 A$ í Æ Ò& h r
Û ¼% 7 (Satellite Laser Ranging; SLR) 1 p x ª ô Ç Y Us $ r
Û ¼% 7 Ü ¼ Ð_ 6 £ x6 x s 0 p x [3–8]. s Qô Ç © & h [ þ t` ¦
t H Y Us $ s ¸× ¼\ ¦ s 6 x ô Ç ¦^ Y Us $ [ þ t s Y U s
$ r © \ " f y F g ~ à Π¦ e # Q Y Us $ s ¸× ¼\ ¦ ¦^ Y
Us $ _ # l F g Ü ¼ Ð 6 x ¦ ½ + É M : Õ ª : £ ¤$ í ` ¦ ¸ ú s K
¦ H כ s B Ä º × æ כ ¹ . s \ ¦ : x K " f Y Us
$
/ B N 0 A$ í Æ Ò& h l Õ ü t 1 p x Y Us $ \ ¦ > hµ 1 Ï H l d ¦` ¦ º
¦ ô Ç .
III-V7 á ¤ o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ Ð s À Ò# Q Y Us $ s ¸× ¼ H 1
l
x : r ¸\ ª ô Ç µ 1 Ï : £ ¤$ í [ þ t` ¦ · p . \ V\ ¦
-261-
s ¸× ¼_ \ P & h : £ ¤$ í ` ¦ ½ ©" î 9 H ´ ú § É r ½ ¨[ þ t s à º '
÷ &% 3 [11–14]. t F K t à º' ) a ½ ¨ H Y Us $ s
¸× ¼\ ¦ s À Ò H ì ø Í ¸^ Ó ü t| 9 õ Y Us $ s ¸× ¼_ ½ ¨ ¸ ü
< ' aº # Õ ª\ É r \ P & h : £ ¤$ í ` ¦ S X ô Ç כ s @ /Â Ò ì
r s . s H # Q + þ AI ü < ½ ¨ ¸\ ¦ t H Y Us $ s ¸
×
¼_ \ P & h : £ ¤$ í ` ¦ ¦ H כ Ü ¼ Ð Y Us $ s
¸× ¼_ î ß & ñ & h © 6 x o\ e # Q" f ¸¹ ¡ § s ÷ &t ë ß Y U s
$ s ¸× ¼ ¦^ Y Us $ _ # l F g Ü ¼ Ð 6 x ÷ &% 3 ` ¦ M
: Y Us $ µ 1 Ï \ p u H % ò ¾ Ó t H ¦ 9 t 3 l w ô Ç .
" f ¦^ Y Us $ _ ] j õ > hµ 1 Ï\ · ú ¡" f Y Us $ s
¸× ¼_ \ P & h : £ ¤$ í \ ' a ô Ç ½ ¨ { 9 & h Ü ¼ Ð Ã º' ÷ &# Q
9 z ´] j Ð Y Us $ s ¸× ¼\ ¦ ¦^ Y Us $ _ # l F
g Ü ¼ Ð 6 x % i ` ¦ M : Y Us $ s ¸× ¼_ \ P & h : £ ¤$ í s Y
Us $ µ 1 Ï \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ S X ½ + É 9 כ ¹ e . s õ
&
ñ \ " f Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ É r © o\ ¦ é
ß í H y ' a ¹ 1 Ï H כ s \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e H Ã ºd ` ¦ 7 £ x
# ¦ s \ ¦ : x ô Ç Y Us $ s ¸× ¼_ Ð ´ òÖ ¦& h
6 x Ü ¼ Ð ¦^ Y Us $ _ Ø ¦§ 4 7 £ x \ ¦ s = å J # Q ? / ô Ç
.
: r ½ ¨\ " f H 808 nm \ " f f ¨ Ã º\ ¦ H Nd:YAG & ñ _
# l F g " é ¶ Ü ¼ Ð 6 x| ¨ c Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ ü
< À Ó\ É r µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 _ : £ ¤$ í ` ¦ [ jy ¶ ú (
R Ð ¦ Õ ª : £ ¤$ í ` ¦ ½ ¨ % i . ¢ ¸ô Ç Nd:YAG Y Us $ _ ]
j \ e # Q # l F g " é ¶ Ü ¼ Ð 6 x ÷ & H Y Us $ s ¸× ¼_
#
l × æd © s : r ¸ü < À Ó_ o\ 808 nm Ð
#
l H â Ä ºü < 808 nm u ´ â Ä º\ 7 á x # l Nd:YAG Y
Us $ _ Ø ¦§ 4 : £ ¤$ í \ # Qb G> % ò ¾ Ó` ¦ p u H t \ @ /
#
½ ¨ % i .
II. ÷ m Ç] M ö õ m Í ¤X N Ë
Y
Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ü < À Ó\ É r # l
Û ¼& 7 à Ô! 3 : £ ¤$ í ` ¦ · ú Ðl 0 Aô Ç z ´+ « > © u H Fig. 1 õ
° ú
. : r z ´+ « >\ 6 x ) a Y Us $ s ¸× ¼ H THALES _
TH-C1722-F6 ¸4 S qs 9 ³ ðï r © É r 808 nm s ¦ Û ¼& 7 à
Ô! 3 _ ; ¤ (Full Width at Half Maximum; FWHM) É r 3
Fig. 1. The experimental setup for the measurement of the laser diode spectrum.
nm s s . Y Us $ s ¸× ¼\ _ K µ 1 Ï ) a c É r 1.5m U
´s _ F g$ 3 Ä »\ ¦ : x K y n Cs 5 Å x ÷ & 9, Y Us $ s ¸× ¼
?
/Â Ò\ : r ¸ y t \ ¦ 0 Aô Ç \ P t (thermocouple) © Ã Ì
÷
&# Q e . Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 25
◦C \ " f 5
Å q` O Û ¼_ Ø ¦§ 4 É r 20 W s 9 f â s 600 µm, ½ ¨ â (Nu- merical Aperture; NA) s 0.22 F g$ 3 Ä »ü < ÷ &# Q e
. Y Us $ s ¸× ¼_ : r ¸ H ? / Ò_ \ P t _ $ ½ Ó ° ú כ
`
¦ { 9 # Q 8 £ ¤& ñ % i ¦, 25
◦C \ " f 10 kΩ_ $ ½ Ó` ¦ t 9 Í
ty l \ _ K í H¨ 8 H Í ty à º\ ¦ s 6 x # : r ¸\ ¦ ¸ ] X
% i . Í ty l Ð H SPEED Engineering _ SPEED- 650L ¸4 S q` ¦ 6 x % i Ü ¼ 9 Í ty à º Ð H íí H à º\ ¦ 6 x
%
i . Y Us $ s ¸× ¼ Ð_ À ÓÅ Ò{ 9 ` ¦ 0 AK Agilent _
¸4 S q" î 6651A]J03 f À Ó " é ¶/ B N/ å L l \ ¦ 6 x % i ¦ 0 V ∼ 6 V, 0 A ∼ 60 A _ " é ¶` ¦ / B N/ å L ½ + É Ã º e . ì rF g l
H Princeton Instruments _ SP-306 ¸4 S q` ¦ 6 x
%
i ¦ s M : 8 £ ¤& ñ \ 6 x ô Ç H 1200 groove/mm s 9 Û
¼& 7 à Ô! 3 8 £ ¤& ñ # 3 0 A H 780 nm \ " f 820 nms .
Y
Us $ s ¸× ¼_ Û ¼& 7 à Ô! 3 : £ ¤$ í ` ¦ · ú Ðl 0 Aô Ç z ´ +
«
> É r 6 £ § õ ° ú s ¿ º t Ð ¾ º# Q ' % i . ' Í P :, Y
Us $ s ¸× ¼_ ? /Â Ò : r ¸ o\ É r # l Û ¼& 7 à Ô
! 3
: £ ¤$ í ` ¦ · ú Ðl 0 Aô Ç z ´+ « >Ü ¼ Ð Y Us $ s ¸× ¼_
?
/Â Ò : r ¸\ ¦ 15
◦C \ " f 35
◦C t 2
◦C ç ß Ü ¼ Ð o r
( Ü ¼ 9, s M : Y Us $ s ¸× ¼\ K ï r À Ó H 5 A, 10 A, 20 A, 30 A, 40 A Ð y À Ó\ " f Ø ¦§ 4 c _ Û
¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ 8 £ ¤& ñ % i . Ñ ü t P :, Y Us $ s ¸× ¼\ K ï
r À Ó_ o\ É r # l Û ¼& 7 à Ô! 3 : £ ¤$ í ` ¦ · ú Ðl 0
AK Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ 25
◦C Ð ¦& ñ r v
¦ Y Us $ s ¸× ¼\ K ï r À Ó\ ¦ 10 A \ " f 40 A
t 2 A ç ß Ü ¼ Ð or & # l Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ 8 £ ¤& ñ % i
. s Qô Ç ¸ H Y Us $ s ¸× ¼_ # l Û ¼& 7 à Ô! 3 _ 8 £ ¤
Fig. 2. The experimental setup for the measurement of output power of the Nd:YAG laser.
&
ñ É r Í ty l \ ¦ s 6 x ô Ç s ¸× ¼ Ø ¦§ 4 c s Ø æì r ô Ç î ß & ñ
o s À Ò# Q 6 £ § \ z ´r % i .
0
A z ´+ « >` ¦ ½ ÓÜ ¼ Ð Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ü <
À Ó\ ¦ or & µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 _ × æd © s 808 nm
â
Ä ºü < 808 nm â Ä º Ð Nd:YAG Y Us $ \ ¦ µ 1 Ï r
&
Ø ¦§ 4 _ : £ ¤$ í ` ¦ · ú Ð ¤ . # l F g` ¦ 808 nm Ð µ 1 Ï
½
+ É â Ä º\ H Y Us $ s ¸× ¼\ À Ó\ ¦ 14 A \ " f 42 A t
2 Aç ß Ü ¼ Ð K Å Ò " f y À Ó\ K { © H Y U s
$ s ¸× ¼_ & h & ñ 1 l x : r ¸\ ¦ [ O & ñ # 808 nm\ ¦ µ
1 Ï r & z ´+ « >` ¦ z ´' % i Ü ¼ 9, # l F g s 808 nm
â Ä º\ H Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ 25
◦C Ð
¦& ñ ¦ À Óë ß 14 A\ " f 42 A t 2 Aç ß Ü ¼ Ð
or & z ´' % i . # l F g \ É r Nd:YAG Y Us $ _ Ø
¦§ 4 : £ ¤$ í ` ¦ · ú Ð H z ´+ « > © u H Fig. 2 ü < ° ú . YAG
& ñ \ @ /ô Ç Nd_ ¸i ç 0 l x ¸ H 1 % s 9, ¿ º> h_ r ï rE $ Ý
¼ (collimation lens)ü < í& h o 35 mm | 9 5 Å qE $ Ý ¼ (focusing lens)\ ¦ 6 x # Nd:YAG & ñ \ c ` ¦ | 9 5 Å q r (
¦ Ø ¦§ 4 â É r ì ø Í Ö ¦ s 70 % כ ` ¦ 6 x % i . / B N l
_ o \ ¦ 30 mm, 50 mm, 70 mm, 100 mm Ð # y y
_ / B N l \ " f # l F g _ × æd © s 808 nm © õ 808 nm © Ü ¼ Ð Nd:YAG Y Us $ \ ¦ µ 1 Ï r & Ø ¦
§
4 _ o\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i ¦ / B N l _ o \ É r Ø ¦§ 4 _
o ¸ · ú Ð ¤ . # l \ " f ì ø Í â õ Nd:YAG
&
ñ s _ o H 34 mm Ð ¦& ñ r v ¦ Nd:YAG & ñ _
¢ ¸ É r = å Q \ " f Ø ¦§ 4 â t _ o \ ¦ or & / B N
l _ o \ ¦ ¸] X % i .
III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý
1. 7 _T $ [ T ~ ¾© 8 ý Ò ÞX c l Æ X Øy ¢; c  \ ¥ X ê s8 ý
ì Å× D
Fig. 3 É r Y Us $ s ¸× ¼_ À Ó 30 A{ 9 M : Y U s
$ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ o\ É r # l © _ Û ¼
Fig. 3. The emission spectra of the laser diode as a func- tion of operating temperature at 30 A injection current.
&
7 à Ô! 3 ` ¦ · p כ s . Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸
16
◦C \ " f 35
◦C t Z } f \ # l Û ¼& 7 à Ô! 3 _
× æd © s © s | A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x ¦ e 6 £ §` ¦ · ú Ã º e
. s ü < ° ú É r © _ s & ³ © É r Y Us $ s ¸× ¼\ /
B
N/ å L H É r À Ó\ " f ¸ 1 l x{ 9 > Y Us $ s ¸
×
¼_ 1 l x : r ¸ Z } f \ × æd © s | A á ¤ Ü ¼ Ð s
1 l x < Ê` ¦ S X % i .
Fig. 3 \ " f Y Us $ s ¸× ¼_ À Ó 30 A{ 9 M : Nd:YAG & ñ _ þ j@ / f ¨ à º © 808 nm_ # l F g µ 1 Ï
\
H Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 30
◦C © & h ½ + Ë
< Ê` ¦ · ú à º e . Y Us $ s ¸× ¼_ µ 1 Ï © s ¦ · ú
9 808 nm\ ¦ l ï r Ü ¼ Ð À Ó\ É r © _ s 1 l x
&
ñ ¸ (∆λ)\ ¦ : r ¸_ < ÊÃ º Ð ³ ð & ³ # 8 £ ¤& ñ ô Ç כ s Fig.
4 s . s Õ ªa Ë >\ " f f _ l Ö ¦ l (slope) H y À
Ó\ " f_ © s Ö ¦ s 9, Õ ª ° ú כ É r 5 A, 10 A, 20 A, 30 A, 40 A \ " f y y 0.3 nm/
◦C, 0.30 nm/
◦C, 0.31 nm/
◦C, 0.32 nm/
◦C, 0.32 nm/
◦C Ð Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r
¸ o\ É r ¨ î ç H © s Ö ¦ É r 0.31 nm/
◦C Ð y
À Ó\ " f_ © s Ö ¦ s _ { 9 & ñ < Ê` ¦ S X % i .
Ã
Ð ¦ë H ³ [6]\ Ø Ô 808 nm_ × æd © ` ¦ t H AlGaAs ½ ¨ ¸_ Y Us $ s ¸× ¼_ © s Ö ¦ É r 0.3 nm/
◦C ¦ " î r ÷ &# Q e H X <, : r ½ ¨_ 8 £ ¤& ñ ° ú כs s ü <
¸ ú
{ 9 u % i 6 £ §` ¦ S X % i . ¢ ¸ô Ç { 9 & ñ ô Ç : r ¸ 25
◦C
\
" f À Ó_ o\ É r Y Us $ s ¸× ¼_ Û ¼& 7 à
Ô! 3 : £ ¤$ í ` ¦ 8 £ ¤& ñ ô Ç õ À Ó\ _ ô Ç © s Ö ¦
É r 0.22 nm/Ae ` ¦ S X % i ¦, : r ¸\ _ ô Ç © s Ö ¦ 0.31 nm/
◦C ü < q § % i ` ¦ M : Y Us $ s ¸× ¼_ µ 1 Ï Û
¼& 7 à Ô! 3 o\ p u H % ò ¾ Ó É r Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x
: r ¸\ _ ô Ç כ s À Ó\ _ ô Ç כ Ð p u` ¦ · ú Ã º
Fig. 4. The wavelength shift ratio of the laser diode as a function of operating temperature at each injection current.
e
% 3 . Y Us $ s ¸× ¼ µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 _ FWHM ; ¤` ¦ 8
£ ¤& ñ ô Ç õ µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 _ FWHM ; ¤ ¸ : r ¸ü < À Ó _
% ò ¾ Ó` ¦ ~ à ΠH כ Ü ¼ Ð z ¤ . Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x
: r ¸ o\ É r µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 _ FWHM ; ¤ É r o
t ë ß ½ ©g Ë :$ í ` ¦ { t H · ú § ¤ ¦ À Ó_ o\
É
r µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 _ FWHM ; ¤ É r À Ó Z } f \
Û ¼& 7 à Ô! 3 _ FWHM ; ¤ s & t H כ ` ¦ S X % i .
À Ó 5 A\ " f_ Y Us $ s ¸× ¼_ Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ Ð
FWHM ; ¤ s ¨ î ç H 15.59 nm Ð É r À Ó\ " f_ FWHM ; ¤ Ð 14 nm& ñ ¸ V , É r כ Ü ¼ Ð S X ÷ &% 3 .
s
H À Ó 5 A\ " f Y Us $ s ¸× ¼_ c | 9 s Ä ºÃ º
t · ú §6 £ §` ¦ ? / ¦ s X O > ± ú É r # l À Ó\ " f_ s
¸× ¼ # l H ¦^ Y Us $ _ # l F g Ü ¼ Ð & h ½ + Ë t · ú § 6
£
§` ¦ · ú Ã º e .
2. 7 _T $ [ T ~ ¾© 8 ý ß Ã Å ¹ Å ½; c  \ ¥ X ê s8 ý
ì Å× D
Fig. 5 H Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 25
◦C \ " f
À Ó\ É r # l © _ Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ · p .
À Ó Z } f \ # l Û ¼& 7 à Ô! 3 _ × æd © s | A
á
¤ Ü ¼ Ð s 1 l x H כ s S X ÷ &% 3 ¦ FWHM ; ¤ ¢ ¸ô Ç V ,
#
Qt H כ ` ¦ S X % i . y À Ó 10 A, 20 A, 30 A, 40 A \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç × æd © É r y y 802.60 nm, 804.69 nm, 806.75 nm, 809.30 nm s 9 36 A\ " f_ × æd © É r 808.25 nm Ð 808 nm\ © ¾ ú . " f Y Us $ s
¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 25
◦C \ " f 36 A_ À Ó\ ¦ f Ë 9Å Ò% 3 ` ¦ M
: 808 nm\ © î r y n Cs µ 1 Ï < Ê` ¦ · ú Ã º e . z ´
Fig. 5. Dependence of the laser diode spectra as a func- tion of injection current at 25
◦C operating temperature.
Fig. 6. The wavelength shift ratio of the laser diode as a function of injection current at 25
◦C operating temper- ature.
+
« >\ 6 x ) a Y Us $ s ¸× ¼\ ¦ 7 á x # l Nd:YAG Y Us
$
_ # l F g Ü ¼ Ð 6 x ½ + É â Ä º & h # Q ¸ 807 nm\ " f 809 nm _ × æd © ` ¦ t H y n C` ¦ µ 1 Ï r & H X < s H Y
Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 25
◦C{ 9 M : Y Us $ s
¸× ¼\ 32 A\ " f 40 A s _ À Ó\ ¦ f Ë 9Å Ò# Q < Ê
`
¦ ´ ú ô Ç . À Ó\ _ ô Ç Y Us $ s ¸× ¼_ © s
Ö ¦ É r # l Û ¼& 7 à Ô! 3 _ × æd © \ @ /ô Ç À Ó_ < ÊÃ º
Ð ³ ð & ³ # Fig. 6\ Ð% i Ü ¼ 9, Õ ª l Ö ¦ l Ð ©
s Ö ¦ s . 8 £ ¤& ñ ô Ç À Ó\ _ ô Ç © s Ö ¦ É r 0.22 nm/A s % 3 .
0
A_ õ \ " f Nd:YAG & ñ _ f ¨ Ã º © 808 nm\ ¦ µ
1 Ï r v H Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ À Ó\
É r < ÊÃ º Ð ³ ð & ³ # Fig. 7\ ? /% 3 . À Ó 5
A ü < 10 A\ " f Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ 35
◦C s
Fig. 7. The optimum laser diode operating temperature for 808 nm center wavelength LD output.
© { 9 M : 808 nm_ © ` ¦ µ 1 Ï r v 9 1 l x : r ¸\ É r
¨ î
ç H © s Ö ¦ 0.31 nm/
◦C\ ¦ s 6 x # Õ ª ° ú כ` ¦ > í ß
½
+ É Ã º e . s > í ß \ s 6 x ) a à ºd T
opt H Y Us $ s ¸
×
¼_ À Ó\ É r þ j& h 1 l x : r ¸\ ¦ ? / 9, Fig.
7` ¦ s 6 x # ½ ¨ô Ç õ 6 £ § õ ° ú s ½ ¨ # & .
T
opt= −0.77C
A+ 52.47 (1) s
d \ " f C
A H À Ó\ ¦ · p . Ã ºd (1)` ¦ s 6 x
# > í ß ô Ç õ À Ó 5 A\ " f H 50.5
◦C, À
Ó 10 A\ " f H 43.7
◦C _ ° ú כ` ¦ . À Ó 15 A\
"
f Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ ¢ ¸ô Ç z ´+ « >° ú כÜ ¼ Ð > í ß
# · p ° ú כs 9 40
◦C& ñ ¸\ " f 808 nm_ © ` ¦ µ 1 Ï
r . y À Ó 20 A, 30 A, 36 A, 40 A\ " f H 35
◦
C, 30
◦C, 25
◦C, 22
◦C \ K { © H Y Us $ s ¸× ¼_ 1
l
x : r ¸ ° ú כ` ¦ t 9 s M : 808 nm_ © ` ¦ µ 1 Ï r
.
3. # bM ° Ë Ñ8 ý X ê s; c  \ ¥ Nd:YAG 7 _T $ [8 ý û s ÚI í Ä
¤V R Ë
Y
Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ü < À Ó\ ¦ or &
s ¸× ¼ # l Û ¼& 7 à Ô! 3 _ × æd © s 808 nm{ 9 M :ü <
808 nm u ´ M : (Fig. 8\ " f : r ¸\ ¦ 25
◦C Ð ¦& ñ ô Ç
â
Ä º) Ð Nd:YAG & ñ ` ¦ 7 á x # l r ( ` ¦ M : z ´] j 1064 nm Y Us $ _ Ø ¦§ 4 ` ¦ y / B N l U ´s \ · p כ s
Fig. 8s . # l " f 808 nm â Ä º H Y Us $
s ¸× ¼_ À Ó\ ' a > \ O s 1 l x : r ¸\ ¦ 25
◦C Ð
¦& ñ ô Ç â Ä º\ ¦ ´ ú H כ s . s â Ä º Y Us $ s ¸
Fig. 8. The output power of the end-pumped Nd:YAG laser by pumping ‘808 nm’ center wavelength and ‘non- 808 nm (25
◦C)’ center wavelength LD emission.
×
¼_ µ 1 Ï Û ¼& 7 à Ô! 3 É r { © y À Ó_ % ò ¾ ÓÜ ¼ Ð × æ d
µ 1 Ï © s > ) a . Fig. 8` ¦ Ð / B N l _ U ´ s
o\ © ' a\ O s × æd © s 808 nm # l F g Ü ¼ Ð Nd:YAG & ñ ` ¦ # l % i ` ¦ M :_ Ø ¦§ 4 s é ß í H y Y Us
$
s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ 25
◦C Ð ¦& ñ r G 1 l x r
&
808 nm © Ü ¼ Ð # l % i ` ¦ M :_ Ø ¦§ 4 Ð Z
} > ¸ H כ ` ¦ · ú Ã º e . Nd:YAG Y Us $ / B N l _
U ´s U ´# Q| 9 à º2 ¤ Z } É r { 9 § 4 Ø ¦§ 4 (input power)\ " f Ø
¦§ 4 _ ° ú כs Ô ¦ î ß & ñ K t H כ ` ¦ · ú à º e % 3 . s H Y U s
$ _ / B N % ò % i s / B N l _ U ´s U ´# Q| 9 Ã º2 ¤ Ô ¦ î ß & ñ K
t H & ³ © s Nd:YAG & ñ _ \ P í& h & ³ © (thermal lensing effect) \ _ ô Ç כ Ü ¼ Ð Ò q ty ) a . ^ & h Ü ¼ Ð Y U s
$ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ ¸] X # 808 nm_ © Ü
¼ Ð Nd:YAG Y Us $ \ ¦ 7 á x # l ô Ç â Ä º\ 1 l x{ 9 ô Ç / B N l U
´s \ " f 8 Z } É r Y Us $ Ø ¦§ 4 ` ¦ Ðe ` ¦ · ú à º e .
Fig. 9 H Nd:YAG Y Us $ _ / B N l U ´s 50 mm{ 9 M
:_ Ø ¦§ 4 ` ¦ · p כ Ü ¼ Ð × æd © s 808 nm F g " é ¶ Ü
¼ Ð Nd:YAG & ñ ` ¦ # l ô Ç â Ä º\ 8 £ ¤& ñ ô Ç ë H) 3 Ø ¦§ 4 s 2.3 W s 9 # l F g " é ¶ _ × æd © s 808 nm u ´ M : 8 £ ¤
&
ñ ô Ç ë H) 3 Ø ¦§ 4 É r Õ ª Ð 1.3 W H 3.6 W Ð z ¤ . Y U s
$ _ Ø ¦§ 4 É r Y Us $ _ / B N % ò % i s î ß & ñ ½ + É M : þ j@ / 0.5 W& ñ ¸ s è ß .
Fig. 10 É r / B N l _ U ´s \ É r 1064 nm Nd:YAG Y U s
$ Ø ¦§ 4 _ o\ ¦ Ð כ s . { 9 § 4 Ø ¦§ 4 s 9.1 W{ 9 M
: y / B N l U ´s \ " f_ Ø ¦§ 4 ` ¦ · p כ Ü ¼ Ð Y Us $
s ¸× ¼_ × æd © s 808 nm # l F g Ü ¼ Ð Nd:YAG
& ñ ` ¦ 7 á x # l ô Ç â Ä º 808 nm © Ü ¼ Ð # l ô
Ç â Ä º Ð Y Us $ _ Ø ¦§ 4 s þ j@ / 0.2 W& ñ ¸ Z } > 6
§` ¦ S X ½ + É Ã º e .
Fig. 9. Comparison of the Nd:YAG laser output power dependence on the 808 nm centered LD emission and non-808 nm (25
◦C) centered LD emission.
Fig. 10. The output power of the end-pumped Nd:YAG laser by pumping ‘808 nm’ center wavelength and ‘non- 808 nm’ center wavelength at each cavity length with a 9.1 W input power.
IV. + s Ç Â ] Ø
z
´+ « > õ Y Us $ s ¸× ¼\ ¦ À Ó 5 A, 10 A, 20 A, 30 A, 36 A, Y Us $ s ¸× ¼_ þ j@ /Ø ¦§ 4 ` ¦ % 3 l 0 A ô
Ç 40 A\ " f 1 l x r × æd © s 808 nm y n C` ¦ µ 1 Ï r v
H Y Us $ s ¸× ¼_ & h & ñ 1 l x : r ¸ H y y 50.5
◦C, 43.7
◦C, 35
◦C, 30
◦C, 25
◦C, 22
◦C Ð À Ó\
&
h
] X ô Ç Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸ H כ ` ¦ · ú Ã
º e . " f ] j \ " f כ ¹½ ¨ H 25
◦C \ " f_ { 9 ~ ½ Ó
&
h 1 l x É r & h ] X t · ú §Ü ¼ 9, Y Us $ s ¸× ¼\
K
Å Ò H À Ó\ Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸\ ¦ ¸ ] X
# × æd © s 808 nm y n C` ¦ µ 1 Ï r v H כ s × æ Ä
º × æ כ ¹ < Ê` ¦ · ú Ã º e % 3 .
: r ½ ¨\ ¦ : x K ¦^ Y Us $ _ î ß & ñ & h s ¦ & ñ S X ô Ç ½ ¨ 1
l
x` ¦ 0 AK " f H Y Us $ s ¸× ¼_ î ß & ñ & h : r ¸Ä »t ü <
&
h
] X ô Ç À Ó_ Å Ò{ 9 s B Ä º × æ כ ¹ < Ê` ¦ S X % i . ¢ ¸ô Ç Y
Us $ s ¸× ¼_ # l × æd © s Nd:YAG & ñ \ þ j
@
/ô Ç f ¨ à º÷ &> l 0 AK " f H Y Us $ s ¸× ¼_ # l
© s 808 nm ÷ & ¸2 ¤ Y Us $ s ¸× ¼_ 1 l x : r ¸
\
¦ ¸] X H כ s Nd:YAG Y Us $ _ Ø ¦§ 4 ` ¦ ´ òÖ ¦& h Ü ¼ Ð
6 x ½ + É Ã º e H ~ ½ ÓZ O e ` ¦ z ´+ « >& h Ü ¼ Ð 7 £ x" î # Ð% i .
P
c p 8 ý ò k >
: r ½ ¨ H ô Dz D G ;ë H ½ ¨" é ¶ _ 2008¸ ¸ { 9 ì ø Í ½ ¨ \ O 0
A Ã Ì ½ ¨õ ] j_ t " é ¶ \ _ # ½ ¨ s À Ò# Q& 6 £ §` ¦ µ 1 ß y
9 Õ ª t " é ¶ \ y × ¼ 2 ; .
Y
c p w à U Ø ô
[1] T. Y. Fan and Antonio Sanchez, IEEE J. Quantum Electron. 26, 311 (1990).
[2] Y. F. Chen, T. S. Liao, C. F. Kao, T. M. Huang, K.
H. Lin and S. C. Wang, IEEE J. Quantum Electron.
32, 2010 (1996).
[3] D. L. Sipes, Appl. Phys. Lett. 47, 74 (1985).
[4] Josef Berger, David F. Welch, Don R. Scifres, William Streifer and Peter S. Cross, Appl. Phys.
Lett. 51, 1212 (1987).
[5] William Streifer, Donald R. Scifres, Gary L. Har- nagel, David F. Welch, Josef Berger and Masamichi Sakamoto, IEEE J. Quantum Electron. 24, 883 (1988).
[6] Walter Koechner, Solid-State Laser Engineering (Springer, Berlin Heidelberg, 1999), Chap. 6.
[7] Y. A. Tarakanov, D. S. IIyushenkov, V. M.
Chistyakov, M. A. Odnoblyudoy and S. A. Gure-
vich, J. Appl. Phys. 95, 1 (2004).
[8] L. Borruel, I. Esquivias, P. Moreno, M. Krakowski, S. C. Auzanneau, M. Calligaro, O. Parillaud, M.
Lecomte, S. Sujecki, J. Wykes and E. C. Larkins, Appl. Phys. Lett. 87, 101 (2005).
[9] Jacques I. Pankove, IEEE J. Quantum Electron. 4, 119 (1968).
[10] Masahiko Kondow, Takeshi Kitatani, Kouji Naka- hara and Toshiaki Tanaka, IEEE Photonics Technol.
Lett. 12, 777 (2000).
[11] Minoru Ito and Tatsuya Kimura, IEEE J. Quantum Electron. 17, 787 (1981).
[12] Donal M. Byrne and Brian A. Keating, IEEE Pho- tonics Technol. Lett. 1, 356 (1989).
[13] J. ´ OGorman, A. F. J. Levi, T. Tanbun-Ek, D. L.
Coblentz and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 1058 (1992).
[14] Jae-Ho Han and Sung-Woong Park, Appl. Phys. 7,
6 (2007).
Jong-Uk Park and Hyung-Chul Im
Korea Astronomy and Space Science Institute, Daejeon 305-764
Duk-Hyun Kim
Cultural Studies, Hanbat National University, Daejen 305-719 (Received 21 July 2008, in final form 19 September 2008)
The effects of laser-diode (LD) operating temperature and injection current on the LD emission spectra and the lasing threshold have been studied for effective pumping of a Nd:YAG laser. A red shift was observed in the center wavelength of the LD emission for increasing LD operating temperature and injection current. The average wavelength shift ratio was 0.31 nm/
◦C at each operating temperature, and 0.22 nm/A at each injection current. The LD injection-current-based adjustment of the LD operating temperature enabled us to control the 808 nm center wavelength of LD emission for efficient pumping of a Nd:YAG crystal. When the center wavelength of the LD emission was 808 nm, the output power of the end-pumped Nd:YAG laser was up to 0.5 W higher than that of the non-808-nm center wavelength emission. A 1.3-W lower threshold input power was found with a 808-nm centered LD pump spectrum compared with a non-808-nm pump spectrum.
Tailor-controlling the LD operating temperature for emission of an 808-nm centered LD spectrum proved to be not only an effective method for maximizing the LD’s output power but also a stable condition for operating a Nd:YAG laser.
PACS numbers: 42.55.Px, 42.55.Xi, 42.60.Lh
Keywords: Laser diode, Nd:YAG laser, End-pumping, LD emission spectra, Wavelength shift ratio
∗
