비평면 고리형 공진기를 이용한 단일 모드 Nd:YAG 레이저의 내부 공진기 주파수 배가

Abstract

비평면 고리형 공진기에서의 내부 공진기 주파수 배가를 이용한 단일 모드 Nd:YAG 레이저를 제작하였다. 비평면 고리형 공진기는 두 개의 구면경과 Nd:YAG 결정, KIP 결정으로 구성되어 있다. Nd:YAG 결정의 양단면은 상대적인 비틀림 각을 갖고 있으면서 브루스터 각이 되도록 연마되었으며, 비틀림 각에 의해 형성된 비평면 고리 공진기가 가역적인 편광 회전기 역할을, 자기장이 가해진 Nd:YAC 결정 자체가 비가역적 편광 회전기 역할을, 브루스터 각을 갖고 있는 양단면이 편광자 역할을 각각 담당하여 전체적으로 광 다이오드를 형성하고 있다. 이러한 구조에서 단 방향 발진이 일어날 수 있는 비틀림 각이 이론적으로 추정되었다. 1.2 W, 809 nm 다이오드 레이저로 펌핑하여 532 nm 파장에서 22 ㎽의 단 방향, 단일 모드 출력을 얻었으며, 이것은 약 1.8%의 변환 효율에 해당한다. Intracavity frequency doubling of a single-mode Nd:YAG laser by using a nonplanar ring cavity is demonstrated. The nonplanar ring cavity consists of a Brewster-angled Nd:YAG crystal placed in a magnetic field, a KTP crystal, and two spherical mirrors. In this design the Nd:YAG block acts as both a nonreciprocal polarization rotator and a partial polarizer, and the nonplanar portion of the ring cavity, which is formed by a relative twist angle between the Brewster-angled end surfaces of the Nd:YAG block, serves as a reciprocal polarization rotator. An eigenpolarization theory for the cavity configuration is presented and suitable values of the relative twist angle for unidirectional operation are estimated. A single-mode output power of 22 ㎽ at 532 nm and an optical to optical conversion efficiency of 1.8% are obtained with a 1.2 W diode laser at 809 nm.