Nd:YVO 4 7 _T $ [8 ý • ¤Ž Ò Þ] k ù Q-­ Ž üÈ S Ë — ¤V R Ë

 2 Z 4, pp. 162∼167

#

bM   T ~ ¾© Ž  X ê s; c   \ ¥

Nd:YVO ₄ 7 _T $ [8 ý • ¤Ž Ò Þ] k ù Q-­ Ž üÈ S Ë — ¤V R Ë

T

S  . > · T ~ ç ¡ - > · T  ø ¶ B0 å 

% ò

z Œ ™@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  â í ß – 712-749

T

Š û B0 ¼ D · ƒ ‘ šc S @Z Ì · ¼ ÿ ›Š û B - >

 â

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

(2011¸   12 Z 4 12{ 9  ~ à Î6 £ §, 2011¸   12 Z 4 28{ 9  à º& ñ ‘ : r ~ à Î6 £ §, 2012¸   2 Z 4 6{ 9  > F  S X ‰& ñ )



 © œs  804.2 nmü < 878.8 nm“   ¿ º > h_  F  g$ 3 Ä »   ½ + Ë  s š ¸× ¼ Y Us $ – Ð Nd 0.5 % • ¸i ç  ) a YVO

4

 

& ñ `  ¦ y Œ •y Œ • # Œl  # Œ # Œl    © œ_  s \    É r Ø  ¦§ 4     o\  ¦ “ ¦¹ 1 Ï % i  . f  ¨ à º  ) a # Œl  c ”  Ø  ¦§ 4 \  @ / ô

 Ç 1064 nm Y Us $  Ø  ¦§ 4 _  l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦“ É r 804.2 nm ü < 878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç  â Ä º y Œ •y Œ • 60 %, 77 % s % 3  . / B N”  l _  U  ´s \  ¦ 30 cm – Ð ¿ º“ ¦ { 9 § 4  â \ " f 20 cm b  # Q”   / B M \  œ íl  È Òõ Ö  ¦ s  70 %“   Cr:YAG\  ¦ ¿ º# Q y Œ • # Œl    © œ\  @ / # Œ à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A ) a Ø  ¦§ 4 `  ¦ q “ § % i  .   & ñ \  f  ¨ à º  ) a # Œl  c ”

 Ø  ¦§ 4 s  ° ú  `  ¦ M :, Q-Û ¼0 Ag A ) a Y Us $ _  l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦“ É r 804.2 nm õ  878.8 nm # Œl    © œ\ " f y Œ •y Œ • 3.3 %, 2.9 % – Ð 878.8 nm\ " f 14 %  8 Z  }“ É r   ¨ 8 Š ´ òÖ  ¦`  ¦ ˜ Ð% i  .

Ù þ

˜d ” # Q:  s š ¸× ¼ # Œl  “ ¦^ ‰Y Us $ , Nd:YVO

4

Y Us $ , à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A, € ª œ   ’ < H, \ P E $ ™Ý ¼

Dependence of Passively Q-switched Nd:YVO ₄ Laser Output on Pump Diode Wavelengths

Sijin Lee · Kangin Lee · Jonghoon Yi ^∗

Department of Physics, Yeungnam University, Gyeongsan 712-749

Seunghyeob Lee · Cheongun Park · Seungin Ahn

Gyeongsan Science High School, Gyeongsan 712-260

(Received 12 December 2011 : revised 28 December 2011 : accepted 6 February 2012)

We observed the dependence of the lasing characteristics on the pump diode wavelength by pumping a 0.5 at.% Nd-doped YVO

4

crystal with 804.2 nm or 878.8 nm laser diodes. The slope efficiencies (the ratio of absorbed pump power to 1064 nm laser output) were 60 % and 77 % for the 804.2 nm and the 878.8 nm laser diode, respectively. The output power of the passively Q-switched laser for each pump diode wavelength was compared after placing 70 % transmittance Cr:YAG at a position 20 cm away from the input coupler. The slope efficiency for the 878.8 nm pumped laser was 14 % higher than that for the 804.2 nm pumped laser case.

PACS numbers: 42.55.Xi, 42.60.Gd, 42.60.Jf, 68.60.Dv

Keywords: Diode-pumped solid-state laser, Nd:YVO

4

laser, Passive Q-switching, Quantum defect, Thermal lens

∗

E-mail: [email protected] -162-

I. " e  ] Ø



s š ¸× ¼ # Œl  Nd:YVO

4

Y Us $   H ´ òÖ  ¦ s  Z  } “ ¦, “ ¦ ì

ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦ ` O Û ¼ µ 1 ÏÒ q ts  0 p x  9, c ” | 9 (beam quality)s  Ä º Ã

º # Œ,  ( ç (marking), Å Ò à º   ¨ 8 Š 1 p x # Œ Q ì  r  \   Ö ¸ 6

 

x ÷ &“ ¦ e ”   [1–5]. Nd:YVO

⁴

  H Ä »• ¸ ~ ½ ÓØ  ¦ é ß –€  & h s  Nd:YAG ˜ Ð   8  H   & ñ Ü ¼– Ð [3–5],  © œ0 Aï  r 0 A\ " f  ú ª“ É r Ã

º" î (90 µs)õ  808 nmõ  880 nm   H % ƒ\ " f  H f  ¨ à º é ß –€  

&

h

`  ¦ & ’  . l ” > r _   s š ¸× ¼ # Œl  Nd:YVO

⁴

Y Us $  ƒ  

½

¨\ " f  H f  ¨ à º> à º  H 808 nm   © œ_   s š ¸× ¼\  ¦   6

 

x # Œ Fig. 1(a)\ " f ˜ Ð1 p w Nd s “ : r _  l $ ï  r 0 A(

⁴

I

9/2

, Z

1

) \ " f

⁴

F

_5/2

ï  r 0 A– Ð # Œl    H 4ï  r 0 A> \  ¦  6   x   H  כ s

 @ /Â Òì  r s % 3   [6–9].

s

ü <  H ² ú ˜o  l $  © œI \ " f  © œ0 A ï  r 0 A“   Nd s “ : r _ 

4

F

_3/2

ï  r 0 A\   s š ¸× ¼– Ð f ” ] X # Œl (direct pumping)   H ï

 r3ï  r 0 A> (quasi three level)\  ¦  6   x   H ~ ½ ÓZ O s  e ”  . s 

 כ

“ É r 1968¸  \  Ross\  _  # Œ ] jî ß –÷ &% 3 t ë ß – [10],  Ö ¸ µ 1 Ïy 

ƒ

 ½ ¨ ÷ &l  r  Œ •ô  Ç  כ “ É r 880 nm   H % ƒ_    © œ\ " f “ ¦Ø  ¦

§

4   © œ6   x  s š ¸× ¼ > hµ 1 Ï  ) a þ j   H 10 # Œ ¸   1 l x î ß –s   [11–

17].   © œs  808 nm   H % ƒ“   “ ¦Ø  ¦§ 4   © œ6   x  s š ¸× ¼  H ½ ¨

l  / 'Ä º
 880 nm   H % ƒ_  “ ¦Ø  ¦§ 4   s š ¸× ¼  H > hµ 1 Ïs  0

p

y # Q ½ ¨ l  # Q§ > l \  œ íl \   H c ” | 9 s  Ä ºÃ º “ ¦ ‚  

;

Ÿ

¤ s  a % v Ü ¼ 9   © œ    % ò % i s  V , “ É r Ti:Sapphire Y Us $ 

\

 ¦ s 6   x # Œ # Œl   ) a Nd:YVO

₄

_  µ 1 ϔ   : £ ¤$ í s  ˜ Г ¦÷ &% 3 



. Lavi 1 p x“ É r 805 nm õ  879 nm   © œ_  Ti:Sapphire Y Us 

$

– Ð Nd:YVO

⁴

\  ¦ # Œl  # Œ : £ ¤$ í `  ¦ q “ § % i Ü ¼ 9 ¿ º  â Ä

º\  y Œ •y Œ • 33 %ü < 35 %_  l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦`  ¦ % 3 % 3   [11]. þ j



 H, Ding 1 p x“ É r   © œs  808 nmõ  879 nm“   Ti:Sapphire Y U s

$ – Ð Nd:YVO

⁴

Y Us $ \  ¦ # Œl  # Œ y Œ •y Œ • 58 %, 75 %_  l

Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦`  ¦ ˜ Г ¦ % i   [16]. Sato 1 p x“ É r Ti:Sapphire Y

Us $ \  ¦ s 6   x # Œ 809 nmõ  880 nm\ " f % 3 “ É r   õ \  ¦ 880 nm   © œ_   s š ¸× ¼– Ð Nd:YVO

⁴

\  ¦ # Œl ô  Ç   õ ü <

q

“ § % i Ü ¼ 9, þ j@ / f  ¨ à º Ø  ¦§ 4 s  2 W“   880 nm  s š ¸

×

¼– Ð # Œl  # Œ 75 %_  l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦`  ¦ % 3 % 3   [17]. Ma 1

p

x“ É r 887 nm   © œ_   s š ¸× ¼– Ð Nd:YVO

⁴

_  l $ ï  r 0 A

“

 

⁴

I

_9/2

_   Òï  r 0 A(sublevel)“   Z

2

ï  r 0 A(108 cm

⁻¹

) \ " f

4

F

_3/2

_  R

1

ï  r 0 A– Ð # Œl  # Œ l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ 88.5 %\  ¦ ˜ Г ¦

% i   [2]. l ” > r _  ƒ  ½ ¨\ " f  H Ti:Sapphire Y Us $ \  ¦ s  6

 

x # Œ " f– Ð   É r # Œl    © œ\ " f Ø  ¦§ 4  : £ ¤$ í `  ¦ q “ § % i  Ü

¼
,  s š ¸× ¼ Y Us $ ü < Ti:Sapphire Y Us $   H Û ¼& 7 ˜à Ô

! 3

 ‚  ; Ÿ ¤ õ  µ 1 Ïí ß –y Œ •s  " f– Ð ² ú ˜  Nd:YVO

4

\ " f_  f  ¨ à º € ª œ

 ©

œs   Ø ÔÙ ¼– Ð f ” ] X & h “   q “ § j Ë µ[ þ t  .   " f & ñ S X ‰ ô  Ç q

“ §\  ¦ 0 AK " f  H   © œë ß –  Ø Ô“ ¦   É r : £ ¤$ í “ É r — ¸¿ º 1 l x{ 9  ô

 Ç  s š ¸× ¼– Ð 1 l x{ 9 ô  Ç ½ ¨› ¸_  / B N”  l \  ¦ # Œl  # Œ : £ ¤$ í

`

 ¦ q “ §   H ƒ  ½ ¨ € 9 כ ¹ l \  % ƒ6 £ § Ü ¼– Ð r • ¸ % i  .

Fig. 1. (Color online) (a) Part of Nd:YVO

₄

energy level diagram related with pumping and lasing. (b) Schematic diagram of diode-pumped Nd:YVO

₄

laser and experi- ment setup.

þ

j   H Delen 1 p x s  808 nmõ  914 nm  s š ¸× ¼– Ð y Œ •y Œ • # Œ l

   H z  ´+ « >`  ¦ % i Ü ¼
 Ä ºo  ƒ  ½ ¨ü <  H l $ ï  r 0 A " f

–

Ð  Ø Ô  [9].

Y

Us $    & ñ \ " f µ 1 ÏÒ q t   H \ P E $ ™Ý ¼ ´ òõ   H Y Us $  — ¸× ¼ ì

ø Í â õ  # Œl  Ø  ¦§ 4 \   H % ò † ¾ Ó`  ¦ p • 2 ; .   © œs  878 nm“   c ”

_   â Ä º  H   © œs  808 nm“   # Œl  c ” \  q  # Œ Y Us $  µ

1 ϔ     © œ(1064 nm)õ   8  0 >, f  ¨ à º F  g  ü < µ 1 ϔ   Y Us 

$

_  F  g   \  -t  s “   € ª œ    ’ < H(quantum defect) s 

×

 ¦ # Q[ þ t # Q \ P s  & h >  µ 1 ÏÒ q t Ù ¼– Ð \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o  7 £ x

ô  Ç  [17,18]. \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o  ² ú ˜ t €   — ¸× ¼ ì ø Í â s

 ² ú ˜ 4 R Ø  ¦§ 4 \ • ¸ % ò † ¾ Ó`  ¦ p } 9   כ s  . # Œl " f  H 1 l x { 9

ô  Ç / B N”  l \  [ O u   ) a 1 l x{ 9 ô  Ç Nd:YVO

₄

  & ñ `  ¦ þ j@ /f  ¨ Ã

º  © œ   H % ƒ_    © œ“   804.2 nm, 878.8 nm`  ¦ ”     s

š ¸× ¼– Ð y Œ •y Œ • # Œl ô  Ç Ê ê\  ƒ  5 Å q µ 1 ϔ   : £ ¤$ í `  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Г ¦, Cr:YAG   & ñ `  ¦ s 6   x # Œ à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A`  ¦ % i  . à º 1

l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A“ É r ç ß –é ß – >  “ ¦ì ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦ ` O Û ¼\  ¦ % 3 `  ¦ à º e ” 



 H ~ ½ ÓZ O s # Q" f Õ ª 1 l x î ß – à º´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨ e ” % 3 Ü ¼
, f ” ] X # Œ

l

ô  Ç Y Us $ \ " f à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A`  ¦ ˜ Г ¦ô  Ç  â Ä º  H B  Ä

º × ¼Ó ü t   [19]. # Œl " f  H / B N”  l _  U  ´s \  ¦ \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h 



o \  ¾ ú š>  B Ä º ß ¼>  ¿ º“ ¦ þ j@ / Ø  ¦§ 4 `  ¦ Šҍ  H à º1 l x + þ

A Cr:YAG 0 Au \  ¦ ¹ 1 ԓ ¦, # Œl    © œ`  ¦ ² ú ˜o   9 à º1 l x+ þ A Q- Û ¼0 Ag A Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤& ñ # Œ q “ § % i  .

II. ÷ m Ç] M ö õ m Í + s ÇÊ Ý

Figure 1(b)  H z  ´+ « >\ " f  6   x ô  Ç / B N”  l _  ½ ¨› ¸\  ¦
 



· p . W 1š ¸n ¶ o u(Nd) s  0.5 at.% ' ‘ ÷ &“ ¦ a» ¡ ¤ \  @ / # Œ ] X

é ß –  ) a YVO

₄

  & ñ (Casix)`  ¦  6   x % i Ü ¼ 9 1064 nm  



© œ\  @ / # Œ Á ºì ø Í   ïh A ) a   & ñ _  ß ¼l   H 3 × 3 × 7 mm

³

s  . s    & ñ `  ¦ · û ª“ É r “  ´ o u(indium) F K5 Å q ~ à Ì} Œ •Ü ¼– Ð y

Œ

™ø ß – Ê ê ½ ¨o – Ð ë ß –Ž  H  î  r à Ô ? /\  ¶ ú š{ 9  % i Ü ¼ 9  î  r à Ô



 H Í ‰ ty Œ •Ã º\  _ K  “ : r • ¸ 21

^◦

C – Ð { 9 & ñ >  Ä »t   ) a  .

þ

j@ /Ø  ¦§ 4 s  50 W,   © œs  804.2 nm(Limo)“   Y Us 

$

  s š ¸× ¼ü <, þ j@ /Ø  ¦§ 4 s  30 Ws  9   © œs  878.8 nm(Jenoptik)“   Y Us $   s š ¸× ¼\  ¦ # Œl \   6   x % i  .

¿

º  s š ¸× ¼ Ø  ¦§ 4 `  ¦   & ñ \  „  ² ú ˜   H F  g$ 3 Ä »  H  ï# Q f ” 

 â

s  400 µm, > h½ ¨Ã º  H 0.22 – Ð " f– Ð ° ú   .   " f # Œ l

   © œë ß –  Ø Ô“ ¦ 1 l x{ 9 ô  Ç # Œl  › ¸| `  ¦ ° ú >   ) a  .  s 

š

¸× ¼  H Í ‰ ty Œ •Ã º\  ¦ í  H¨ 8 Š r &  “ : r • ¸\  ¦ { 9 & ñ >  Ä »t r (  

“

¦, „  " é ¶  © œu (ILX, LDX-36000)\  ¦ s 6   x # Œ Ø  ¦§ 4 `  ¦ ] j# Q

% i  . F  g$ 3 Ä »\ " f
“ : r  s š ¸× ¼ c ” “ É r œ í& h  o  5 cm“   ¿ º > h_  E $ ™Ý ¼\  _  # Œ & ñ ï  r(collimate) x 9  | 9 5 Å q ) a



. Nd:YVO

⁴

Y Us $ _  { 9 § 4  ⠓ É r ¿ º # Œl    © œ\  @ /K  98 % s  © œ È Òõ Ö  ¦`  ¦ ° ú “ ¦ / B N”     © œ“   1064 nm\ " f  H 99 % s  © œ_  ì ø Í Ö  ¦`  ¦ t   H ¨ î €   â `  ¦  6   x % i  . Ø  ¦

§ 4

 ⠓ É r 1064 nm   © œ\  @ /K  ì ø Í Ö  ¦ s  94 %“   ¨ î €   â

`

 ¦  6   x % i  . { 9 § 4  â õ  Ø  ¦§ 4  â `  ¦ F  g † < ÆY U{ 9  0 A\  `  ¦  9

¿

º“ ¦ Ø  ¦§ 4  â 0 Au ë ß –    or &  / B N”  l _  U  ´s \  ¦ › ¸] X  

% i  .

f

 ¨ à º> à º  H  s š ¸× ¼_    © œõ  ‚  ; Ÿ ¤ \     ² ú ˜ t Ù ¼

–

Ð F  g † < ÆY U{ 9  0 A\  Nd:YVO

⁴

  & ñ ë ß – ¿ º“ ¦, y Œ • # Œl   



© œ\     Nd:YVO

4

  & ñ \  f ” ] X  f  ¨ à º÷ &  H & ñ • ¸\  ¦ f ”  ] X

 8 £ ¤& ñ # Œ ½ ¨ % i  . z  ´+ « >\   6   x ô  Ç  s š ¸× ¼_    © œ

“ É

r “ : r • ¸ü < Ø  ¦§ 4 \    É r   © œ    # 3 0 A\  ¦ “ ¦ 9 # Œ y Œ •y Œ • 804.2 nm, 878.8 nm – Ð ¿ º# Q # Œl  c ” _  f  ¨ à º ´ òÖ  ¦ s  59.5

%, 52.3 % s  ÷ &>  % i  . s   â Ä º, # Œl  F  g _  Ø  ¦§ 4 s  18.0 W(804.2 nm), 20.5 W(878.8 nm){ 9  M :,   & ñ \  f  ¨ à º  ) a Ø  ¦

§

4 s  10.7 W– Ð " f– Ð ° ú  >  ÷ & 9   & ñ \ " f f  ¨ à º> à º  H y Œ • y

Œ

• 1.3 cm

⁻¹

, 1.1 cm

⁻¹

s  . Cr:YAG   & ñ _  ’ < H  © œ M : ë

 H \   8  H f  ¨ à ºØ  ¦§ 4 \ " f  H z  ´+ « > t  3 l w % i  . • ¸i ç 0 l x

•

¸ 1 at.%s “ ¦ a» ¡ ¤ \  @ / # Œ ] X é ß –  ) a Nd:YVO

4

  & ñ _ 

Fig. 2. (Color online) The variation of 1064 nm Nd:YVO

4

laser output as a function of the absorbed pump power.

 â

Ä º f  ¨ à º x ß ¼   © œ“   808 nm, 879 nm\ " f f  ¨ à º> à º  H y

Œ

•y Œ • 10 cm

⁻¹

, 3 cm

⁻¹

– Ð ˜ Г ¦÷ &# Q e ”   [20].

1

l x{ 9  >  f  ¨ à º  ) a Ø  ¦§ 4  ×  æ \ " f \ P – Ð   ¨ 8 Š ÷ &  H q Ö  ¦“ É r

€

ª œ   ’ < H \  _ ” > r  9   & ñ \  f  ¨ à º  ) a # Œl  Y Us $ _   



© œ`  ¦ λ

p

, Y Us $ µ 1 ϔ     © œ`  ¦ λ

l

s  “ ¦ €  , € ª œ   ’ < H η

QD

  H  6 £ § õ  ° ú   .

η

_QD

= q 4 Ÿ ¤  \  _  # Œ   & ñ \  \ P – Ð f  ¨ à º  ) a \  -t 

 

& ñ \  f  ¨ à º  ) a 8 ú x \  -t 

= λ

l

− λ

p

λ

_l

(1)

#

Œl    © œs  804.2 nmü < 878.8 nm“    â Ä º, € ª œ   ’ < H“ É r y

Œ

•y Œ • 0.32, 0.21s  . # Œl    © œ`  ¦ 878.8 nm`  ¦  6   x   H

 â

Ä º, \ P – Ð   ¨ 8 Š ÷ &  H \  -t  804.2 nm`  ¦  6   x   H  â Ä

º_  65 %\  Ô  ¦ õ  # Œ \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o   8 U  ´>   ) a  .

#

Œl    © œ\    É r ƒ  5 Å q µ 1 ϔ     H Y Us $ _  þ j@ / ´ òÖ  ¦



  o\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A # Œ U  ´s  10 cm– Ð Â ú ª“ É r / B N”  l 

\

 ¦ ½ ¨$ í % i  . Nd:YVO

⁴

  & ñ _  { 9  €  “ É r / B N”  l _  { 9 

§ 4

 â \ " f  o  1.5 cm b  # Q”   & ñ • ¸– Ð ¾ ú š>  ¿ º% 3  .

Fig. 2  H f  ¨ à º  ) a  s š ¸× ¼ c ”  Ø  ¦§ 4 \    É r 1064 nm Y Us 

$

 Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç Õ ªA á Ôs  . 1064 nm Ø  ¦§ 4 \  @ /ô  Ç l  Ö

 ¦ l  ´ òÖ  ¦(slope efficiency)“ É r 878.8 nm   © œÜ ¼– Ð # Œl ô  Ç

 â

Ä º 77 %s % 3  . € ª œ    ’ < H ë ß –`  ¦ “ ¦ 9 €   þ j@ / l Ö  ¦ l

 ´ òÖ  ¦“ É r 82.6 %(=878.8/1064)  ÷ &
 z  ´+ « >   õ   H þ j

@

/´ òÖ  ¦ \  q  # Œ 5.6 %_  s  è ß – . 804.2 nm   © œÜ ¼

–

Ð # Œl    H  â Ä º  H € ª œ    ’ < H`  ¦ “ ¦ 9 €   þ j@ / l Ö  ¦ l 

´

òÖ  ¦“ É r 75.6 %   ) a  . t ë ß – z  ´+ « >\ " f  H 60 %\  ¦ % 3 # Q

"

f 15.6 %_  s  è ß – . 878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç

 â

Ä º ˜ Ð  € ª œ    ’ < H`  ¦ “ ¦ 9ô  Ç l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ \    H] X  

Fig. 3. (Color online) The variation of 1064 nm Nd:YVO

4

laser output as a function of the cavity length (absorbed pump diode power = 10.7 W).

“

¦ e ” `  ¦ ÷  r ë ß –  m   Y Us $  µ 1 ϔ  ë  H) 3 • ¸ 1.8 W– Ð 878.8 nm Ü ¼– Ð # Œl ô  Ç  â Ä º_  2.3 W ˜ Ð   8 ± ú   # Œl  F  g \ 



-t \ " f Y Us $  F  g \  -t – Ð „  ¨ 8 Š ÷ &  H ´ òÖ  ¦ • ¸  8 Ä ºÃ º

 . 804.2 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç  â Ä º l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ s  þ

j@ / 0 p x ô  Ç ´ òÖ  ¦ ˜ Ð • ¸  8 ± ú “ É r s Ä »  H 878.8 nm _   â Ä

º Y Us $ _   © œ0 Aï  r 0 A– Ð  – Ð # Œl r & " f ´ òÖ  ¦ s  a % ~ Ü ¼
 804.2 nm _   â Ä º # Œl ï  r 0 A\ " f Y Us $   © œ0 A ï  r 0 A– Ð q 4 Ÿ ¤



„  s (non-radiative decay)\  ¦   H õ & ñ \ " f ’ < Hz  ´s  µ 1 Ï Ò q

t l  M :ë  H s  .  Ö  ¦  Q, l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦“ É r   & ñ _  Nd 0 l x

•

¸ü < Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦ \ • ¸ _ ” > r   H X <,  6   x ô  Ç   & ñ õ  /

B N”  l _  ì ø Í  â s  878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl    H  â Ä º

  8 ´ òÖ  ¦& h { 9   כ s  Æ Ò& ñ  ) a   [16].

 

& ñ \  f  ¨ à º  ) a # Œl   s š ¸× ¼ Ø  ¦§ 4 s  ¿ º   © œ\  @ / 

#

Œ 1 l x{ 9  >  10.7 W ÷ &>  ô  Ç Ê ê y Œ •y Œ • / B N”  l  U  ´s \   

 É

r Ø  ¦§ 4    o\  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ . { 9 § 4  â õ  Nd:YVO

4

  & ñ _  0

Au   H Õ ª@ /– Ð ¿ º“ ¦ Ø  ¦§ 4  â _  0 Au \  ¦ s 1 l x r &  / B N”  l  _

 U  ´s \  ¦    or (   . y Œ • Ø  ¦§ 4  â 0 Au \  ¦    â r †   Ê ê\ 



 H  1 l x r ï  r l (auto-collimator)\  ¦  6   x # Œ F & ñ § > = “ ¦, Ø

 ¦§ 4 8 £ ¤& ñ l (Ophir, 3A)– Ð þ j@ / Ø  ¦§ 4 s 
š ¸• ¸2 Ÿ ¤ Ø  ¦§ 4  â _

  Ö  ¦ l Ö  ¦ l \  ¦ p [ j >  F › ¸& ñ % i  . Nd:YVO

⁴

Y U s

$  Ø  ¦§ 4 `  ¦ Ø  ¦§ 4  â `  ¦ : Ÿ x õ ô  Ç # Œl  F  g õ  ì  r o  # Œ & ñ S X ‰

>  8 £ ¤& ñ l  1064 nm   © œ\  @ /K  s Ò  o  ïh A ) a 45

^◦

„   ì

ø Í   Ö  ¦ õ  › ¸o > h\  ¦ ˜ Ðî ß – â `  ¦ : Ÿ x # Œ & ñ S X ‰ y  Ø  ¦§ 4  c ” 

 â

– Ð\  [ O u  % i  . Fig. 3“ É r / B N”  l _  U  ´s \    É r 1064 nm Y Us $  µ 1 ϔ   Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ s  . 878.8 nm{ 9  M :

´

òÖ  ¦ s   8 Z  }“ É r s Ä »  H € ª œ   ’ < H s   Œ •“ É r X <\   / B N”   l

 ? /_  TEM — ¸× ¼ ì ø Í â _     o– Ð “   # Œ Y Us $   & ñ \ 

"

f  s š ¸× ¼ # Œl c ” õ  / B N”  l _  — ¸× ¼  s _  / B N ç ß –& h     g Ë

> & ñ • ¸ " f– Ð  Ø Ôl  M :ë  H s  . ¿ º  â Ä º — ¸¿ º / B N”  l  _

 U  ´s  U  ´# Qf ” \    " f \ P E $ ™Ý ¼\  _  # Œ Ô  ¦ î ß –& ñ % ò

%

i \   0 >4 R" f 1064 nm Y Us $  µ 1 ϔ   Ø  ¦§ 4 s  ×  ¦ # Q[ þ t% 3 



. z  ´+ « >@ /_  Ó ü t o & h  ô  Ç> – Ð 50 cm ˜ Ð   8 |   / B N”  l \ 

"

f_  Ø  ¦§ 4 “ É r 8 £ ¤& ñ t  3 l w % i t ë ß –, / B N”  l _  U  ´s  45 cm s  | ¨ c M : 804.2 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç  â Ä º Ø  ¦§ 4 s  0 \   ¹ ¡ §`  ¦ ˜ Ð  \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o   H 45 cm   H % ƒs “ ¦ 878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl  €   50 cm ˜ Ð   8 & f ” `  ¦ ^  ¦ Ã

º e ”  .

Nd:YVO

4

  & ñ \ " f \ P „  • ¸• ¸ (= 5.2 W/mK),   & ñ

\

" f # Œl  F  g _  €  & h s  A(=0.16 mm

²

), “ : r • ¸ T \    É r Ï ã J ] X

Ò  ¦ n _     o

_dT^dn

(=3.0 × 10

⁻⁶

K),   & ñ \ " f \ P – Ð   

¨ 8

Š ) a # Œl  F  g Ø  ¦§ 4 s  P

^h

s €  , \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o  f  H  6 £ § õ

 ° ú    [21].

f = 2KA P

hdn dT

(2)

0

A d ” Ü ¼– РÒ'  f\  ¦ > í ß – €   # Œl    © œs  804.2 nmõ  878.8 nm{ 9  M :, œ í& h  o   H y Œ •y Œ • 12.6 cm, 19.4 cms  .

 

& ñ \  f  ¨ à º  ) a # Œl Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 “ É r 1 l x{ 9  t ë ß –, 804.2 nm   © œ`  ¦ ”    s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç  â Ä º, q 4 Ÿ ¤   „  s 

–

Ð “   # Œ 878.8 nm   © œ`  ¦ ”    s š ¸× ¼– Ð # Œl    H

 â

Ä º˜ Ð  \ P s  35 %  8 µ 1 ÏÒ q t Ù ¼– Ð \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o 

  8  ú ª t >   ) a  . > í ß –  ) a \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o  z  ´+ « >

õ  { 9 u  t  · ú §  H s Ä »  H # Œ Q t  e ” `  ¦ à º e ”  . 7 á x

#

Œl (longitudinal pumping)\  ¦ €    s š ¸× ¼ c ” s    & ñ

\

" f f  ¨ à º÷ &€  " f ”  ' Ÿ  Ù ¼– Ð ì ø Í â s  ”  ' Ÿ  o _  † < Êà º– Ð



    H X <, s  : r \ " f  H Õ ª Qô  Ç “ ¦ 9 ÷ &# Qe ” t  · ú § . Y U s

$  ”  ' Ÿ  €  " f f  ¨ à º ÷ &€   €  & h s  » ¡ ¤ ™ è Ù ¼– Ð 0 A _

 d ” \  _ ô  Ç > í ß –˜ Ð   H œ í& h  o   8 » ¡ ¤ ™ è½ + É Ã º e ” 



. Õ ª Q
 # Œl " f  H # Œl  F  g   © œs  f  ¨ à º x ß ¼\ " f # Á # Q

 # Œl  F  g _  { 9  Òë ß –   & ñ \  f  ¨ à º÷ &Ù ¼– Ð s – Ð “  ô  Ç œ í& h 



o _  é ß –» ¡ ¤“ É r  Œ •`  ¦  כ Ü ¼– Ð ó ø Íé ß –  ) a  . ¢ ¸ô  Ç,   & ñ s  " é ¶ + þ

As       y Œ •+ þ As # Q" f   H  \  ¦ ½ ¨½ + É M :  6   x ô  Ç Í ‰ ty Œ • â

>

 › ¸| õ  ´ ú t  · ú §“ É r  כ • ¸ s Ä »s  . t ë ß – # Œl    © œ s

   É r  â Ä º, \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o  " f– Ð s 
  H  כ

“ É

r S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  .

/

B N”  l _  U  ´s \  ¦ 30 cm – Ð “ ¦& ñ “ ¦ / B N”  l  î ß –\  Cr:YAG\  ¦ ¿ º# Q   & ñ _  ×  æd ” s  / B N» ¡ ¤ õ  { 9 u  >  # Œ Ã

º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A`  ¦ r • ¸ % i  . s  M :, “ ¦Ø  ¦§ 4 \  _ ô  Ç Cr:YAG   & ñ _   ’ < H`  ¦ x  l  0 A # Œ # Œl    © œ“   878.2 nm õ  804.2 nm\ " f 6.5 Wë ß – Nd:YVO

⁴

  & ñ \  f  ¨ à º÷ &

>

 % i  . f  ¨ à º^ ‰“   Cr:YAG(Casix)   & ñ _  ß ¼l   H 3 × 3 × 1 mm

³

s  9, œ íl  È Òõ Ö  ¦“ É r 70 % s  . Cr:YAG   & ñ _

 “ : r • ¸  H Í ‰ ty Œ •Ã º\  ¦ f  Ë  9 20

^◦

C – Ð î ß –& ñ r (   . Cr:YAG _

 0 Au \  ¦ xyz s 1 l x  © œu \  ¦  6   x # Œ { 9 § 4  â Ü ¼– РÒ'  5

Fig. 4. (Color online) The variation of passively Q- switched laser output as a function of the distance be- tween Cr:YAG and input-coupler.

cmm ”  7 £ x r v €  " f à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A ) a Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤& ñ 

#

Œ Fig. 4\ 
 ? /% 3  . s  M : 20 cm b  # Q”   0 Au \ " f þ

j@ / Ø  ¦§ 4 s 
 M ® o  . Cr:YAG   & ñ s  Nd:YVO

4

  & ñ \ 



-Á º  Ä º€   È Òõ • ¸_  Ÿ í o À 1 Ïo  { 9 # Q
 ì ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦“ É r 7

£

x  t ë ß – # Œl  ` O Û ¼_  \  -t   H  Œ • ”   . ¿ º   & ñ   s

_   o  Y O # Q| 9 à º2 Ÿ ¤ Cr:YAG \ " f È Òõ • ¸_  Ÿ í o

0 p

y >  { 9 # Q
 Fig. 4\ " f ˜ Ð1 p w s  Q-Û ¼0 Ag A ì ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦ s  y Œ ™

™

èô  Ç . s \     # Œl ï  r 0 A_  x 9 • ¸  © œ5 p x # Œ s 1 p q s 

&

4 R 7 £ x; Ÿ ¤ s  À 1 Ïo  { 9 # Q
l  M :ë  H \  ` O Û ¼; Ÿ ¤“ É r  o  7 £ x

† < Ê\     y Œ ™™ èô  Ç . ¿ º   & ñ  s _   o   -Á º Y O 

#

Qt €   Cr:YAG\  „  ² ú ˜÷ &  H F  g | ¾ Ós  ×  ¦ # Q[ þ t # Q „  s \  ¦ À 1 Ï o

 Ÿ í or v t  3 l w >  ÷ & 9, s \     # Œl  " é ¶     µ

1 Ï ~ ½ ÓØ  ¦ # Œ Ò q tl   H ’ < Hz  ´s  µ 1 ÏÒ q t # Œ ´ òÖ  ¦ s  y Œ ™™ è Ù ¼

–

Ð & h ] X ô  Ç  o  e ” >   ) a  .

Figure 5  H # Œl    © œs  804.2 nm{ 9  M :  0 >p '  ³ ð€  

\

" f í ß –ê ø Í  ) a y n C { 9  Ò\  ¦ InGaAs Ÿ íž Ð s š ¸× ¼(New Fo- cus, V1801) – Ð  Ž Ø  ¦ ô  Ç Q-Û ¼0 Ag A ) a ` O Û ¼_  r ç ß –& h  — ¸€ ª œ

`

 ¦ š ¸z  ´– ÐÛ ¼ ïá Ô(Tektronix, MS54104)– Ð l 2 Ÿ ¤ ô  Ç  כ s  .

Q- Û ¼0 Ag A ) a ` O Û ¼ î ß –& ñ ÷ &> 
6 Ÿ §`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . s  M : y

Œ

• ` O Û ¼_  r ç ß –; Ÿ ¤“ É r 650 ns s % 3  . # Œl    © œs  804.2 nm ü < 878.8 nm { 9  M :, ` O Û ¼ ì ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦“ É r y Œ •y Œ • 91.2 kHz, 95.1 kHz – Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  .

Ø

 ¦§ 4 s   © œ  H 0 Au “   { 9 § 4  â Ü ¼– РÒ'  20 cm b  # Q

”

  / B M \  Cr:YAG\  ¦ ¿ º“ ¦ y Œ • # Œl   s š ¸× ¼ # Œl    © œõ  f

 ¨ à º  ) a  s š ¸× ¼ Ø  ¦§ 4 \    É r à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Au   ) a Ø  ¦§ 4 

`

 ¦ 8 £ ¤& ñ # Œ Fig. 6\ 
 ? /% 3  . l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦“ É r 804.2 nm ü < 878.8 nm   © œ_  # Œl   s š ¸× ¼\  ¦  6   x ô  Ç  â Ä º y

Œ

•y Œ • 2.9 %, 3.3 %s % 3  . 1 l x{ 9 ô  Ç  s š ¸× ¼ f  ¨ à º Ø  ¦§ 4 \ 

"

f 878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç Ã º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Ag A Y Us 

$

 µ 1 ϔ   Ø  ¦§ 4 s  804.2 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç  כ ˜ Ð  14

Fig. 5. (Color online) Oscilloscope trace of the diode- pumped passively Q-switched laser pulse (distance be- tween Cr:YAG and input-coupler = 20 cm, pump diode wavelength = 804.2 nm).

Fig. 6. (Color online) The variation of passively Q- switched laser output as a function of the absorbed diode power (distance between Cr:YAG and input-coupler = 20 cm).

%  8 ( Ž  . ƒ  5 Å q µ 1 ϔ   Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ \ " f  H 878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl  €   804.2 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç

 כ

˜ Ð  Ø  ¦§ 4 s  28 %  8  H  כ \  q  €   à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 A g Aô  Ç   õ \ " f  H  ™ è  Œ •“ É r ¼ # s  . Õ ª s Ä »  H 804.2 nm



s š ¸× ¼– Ð # Œl    H  â Ä º \ P E $ ™Ý ¼ œ í& h  o   8  ú ª 

"

f Cr:YAG   & ñ \ " f — ¸× ¼ ì ø Í â s   Œ • 4 R Cr:YAG\  ¦ 7 á §



8 ´ òÖ  ¦& h Ü ¼– Ð Ÿ í or v “ ¦   " f # Œl  ï  r 0 A\ " f_    µ

1 Ï~ ½ ÓØ  ¦ \  _ ô  Ç ’ < Hz  ´s  y Œ ™™ è % i l  M :ë  H s  .

III. + s Ç Â ] Ø

#

Œl   s š ¸× ¼   © œ`  ¦ 804.2 nm ü < 878.8 nmÜ ¼– Ð ² ú ˜o 

 9 Nd:YVO

⁴

  & ñ `  ¦ # Œl  # Œ 1064 nm   © œ_  ƒ  5 Å q µ 1 Ï

”

  Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 õ  à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Au   ) a ` O Û ¼ Ø  ¦§ 4 `  ¦ q 

“

§ # Œ € ª œ   ’ < H s  Ø  ¦§ 4 \  p u   H ´ òõ \  @ /K  · ú ˜ ˜ Ð

€

Œ

¤ . f  ¨ à º # Œl  c ”  Ø  ¦§ 4 \  @ /ô  Ç 1064 nm Y Us $  Ø  ¦§ 4 _ 

 â

Ä º, 804.2 nm   © œ s š ¸× ¼– Ð # Œl  €   l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ s

 60 %– Ð, 878.8 nm   © œ  s š ¸× ¼– Ð # Œl ô  Ç  â Ä º_  l  Ö

 ¦ l  ´ òÖ  ¦“   77 %˜ Ð  ± ú € Œ ¤ . 878.8 nm  s š ¸× ¼– Ð # Œ l

 €   € ª œ   ’ < H`  ¦ “ ¦ 9ô  Ç l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ \   8   H] X † < Ê`  ¦

^

 ¦ à º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç, / B N”  l _  U  ´s  U  ´# Q| 9 à º2 Ÿ ¤ \ P E $ ™Ý ¼

´

òõ  " f– Ð ² ú ˜  " f– Ð   É r Ø  ¦§ 4  y Œ ™™ è € ª œ © œ`  ¦ ˜ Ð% i  .

/

B N”  l _  U  ´s \  ¦ 30 cm – Ð “ ¦& ñ r v “ ¦ / B N”  l \  Cr:YAG

\

 ¦ V , # Q à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Au   ) a Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 `  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  Ü

¼ 9,  © œ Ø  ¦§ 4 s  ´ ú §s 
š ¸  H  o  ” > r F † < Ê`  ¦ S X ‰ “   

%

i  . s  0 Au \  Cr:YAG\  ¦ “ ¦& ñ r v “ ¦ y Œ • # Œl    © œ\ 



 É r à º1 l x+ þ A Q-Û ¼0 Au   ) a Ø  ¦§ 4 _  l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç

 

õ , 878.8 nm # Œl   s š ¸× ¼\  ¦  6   x ô  Ç  â Ä º 3.3 %– Ð 804.2 nm # Œl   s š ¸× ¼\  ¦  6   x ô  Ç  â Ä º_  2.9 %˜ Ð  14

%  8 Z  } >  8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H 2011¸  • ¸  â  © œ· ¡ ¤ • ¸“ §¹ ¢ ¤' õ A p A õ † < Æ € ª œ$ í á

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

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] G. Zhong, J. H. Wu, X. M. Wang, G. Z. Wang and J. L. Ma, Laser Physics 21, 82 (2011).

[2] J. Ma, L. Guo, B. Xiong, X. Yan, S. Zhang, R.

Chen, W. Zhao, X. Lin, J. Li and Q. Duanmu, Laser Physics 20, 1350 (2010).

[3] A. Minassian, B. Thomson, M. J. Damzen, Appl.

Phys. B 76, 341 (2003).

[4] P. Zeller and P. Peuser, Opt. Lett. 25, 34 (2000).

[5] A. Brignon, G. Feugnet, J. P. Huignard and J.

P. Pocholle, IEEE J. Quantum Electron. 34, 577 (1998).

[6] Y. F. Chen, T. M. Huang, C. C. Liao, Y. P. Lan and S. C. Wang, IEEE Photonics Technology Letters.

11, 1241 (1999).

[7] R. A. Fields, M. Birnbaum and C. L. Fincher, Appl.

Phys. Lett. 51, 1885 (1987).

[8] Y. F. Chen, Appl. phys. B. 70, 475 (2000).

[9] X. D´ elen, F. Balembois, O. Musset and P. Georges, J. Opt. Soc. Am. B. 28, 52 (2011).

[10] M. Ross, Proc. IEEE 56, 196 (1968).

[11] R. Lavi, S. Jackel, Y. Tzuk, M. Winik, E. Lebiush, M. Katz and I. Paiss, Appl. Opt. 38, 7382 (1999).

[12] Y. F. Lu, X. H. Fu, W. B. Cheng, J. Xia, J. F. Chen and Z. T. Liu, Laser Physics. 20, 1877 (2010).

[13] X. Li, X. Yu, J. Gao, J. Peng, F. Chen, J. Yu and D. Chen, Laser Phys. Lett. 5, 429 (2008).

[14] Y. F. Lu, X. H. Zhang, J. Xia, X. D. Yin, A.

F. Zhang, L. Bao, D. Wang and H. Quan, Laser Physics. 19, 2174 (2009).

[15] P. Zhu, D. Li, P. Hu, A. Schell, P. Shi, C. R. Haas, N. Wu and K. Du, Opt. Lett. 33, 1930 (2008).

[16] X. Ding, R. Wang, H. Zhang, X. Y. Yu, W. Q. Wen, P. Wang and J. Q. Yao, Opt. Commum. 282, 981 (2009).

[17] Y. Sato, T. Taira, N. Pavel and V. Lupei, Appl.

Phys. Lett. 82, 844 (2003).

[18] Y. F. Lu, X. H. Zhang, J. Xia, X. D. Yin, A. F.

Zhang, L. Bao and W. Lu, Optics & Laser Technol- ogy. 42, 522 (2010).

[19] V. Lupei, N. Pavel and T. Taira, Appl. Phys. Lett.

80, 4309 (2002).

[20] L. McDonagh, R. Knappe, A. Nebel and R. Wallen- stein, Opt. Lett. 31, 3297 (2006).

[21] R. Scheps, Introduction to Laser Diode-Pumped

Solid State Lasers, (SPIE Press, 2002), Vol. TT53,

p. 60.