Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

Optical Society of Korea (한국광학회)
권호 표지

Stimulated Raman scattering at 1.54${\mu}m$ and Brillouin scattering at 1.06${\mu}m$ in $CH_4$ under 5 Hz repetition rate

반복률과 라만매질 압력에 따른 1.54 ${\mu}m$ 전방, 후방 유도라만 및 1.06${\mu}m$ Brillouin 산란광의 출력특성

  • Published : 1999.04.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

We have studied the 1.54$\mu\textrm{m}$ forward and backward stimulated Raman scattering (SRS) and stimulated Brillouin scattering (SRS) for various $CH_4$pressures by 1.06$\mu\textrm{m}$ Q-switched Nd:YAG laser pumping under a repetition rate of Hz in single pass. We obtained that the output of backward SRS was more efficient than that of the forward SRS. The output energy and conversion efficiency of forward and backward SRS were higher than those of SBS since SRS is a steady state, but SBS is a transient state. In a $CH_4$gas uncirculating system, the output energy of the backward SRS and SBS were reduced the about 47% due to a thermal heating of $CH_4$medium in a focusing region for a repetition rate of 5 Hz. But, the output energy of forward SRS was slightly enhanced by about 8.5% due to the increase of the undepleted pump beam in the backward SRS generation. Inthe Raman half resonator using a dichromatic focusing lens, the conversion efficiency of SRS was more than 37% for a input pump laser energy of 40 mJ.

1.06$\mu\textrm{m}$ Nd:YAG 펌프레이저의 반복률 5 Hz 이하에서 라만매질 $CH_4$ 의 압력변화에 따른 전방, 후방 1.54 $\mu\textrm{m}$ 유도라만 산란광 및 후방 1.06 $\mu\textrm{m}$ 유도 Brillouin 산란광의 출력특성을 분석하였다. 전방보다 후방 유도라만 산란광이 더 효율적이고, 후방 유도 Brillouin 산란광보다 전방과 후방 유도라만 산란광의 변환효율이 높게 나타났다. 이는 유도라만 산란광의 생성조건이 정상상태이나 Brillouin 산란광은 transient 상태이기 때문이다. 매질 $CH_4$가 순환되지 않을 때, 반복률 5 Hz에서 후방 유도라만 산란광과 Brillouin 산란광의 출력에너지는 라만매질의 열발생으로 모두 약47% 감소하였다. 그러나, 후방에 의한 펌프광의 소모가 감소하여 전방 유도라만 산란광은 오히려 8.5% 증가하였다. 이는 반복률에 따른 열발생이 후방 산란광 생성영역에서 강하게 발생함을 의미한다. 또, 메니스커스형 이색성 집속렌즈를 사용하여 인가에너지 40 mJ에서 유도라만 산란광은 37% 이상의 변환효율을 보였다.

Keywords

References

  1. Appl. Opt. v.28 E. M. Patterson;D. W. Roberts;G. G. Gimmestad
  2. SPIE v.1419 R. D. Stultz; D. E. Nieuwsma; E. Gregor
  3. Appl. Opt. v.28 C. Gunterman;V. S. Gathen;F. F. Dobele
  4. IEEE J. Quantum Electron v.QE-23 M. J. Damzen;M. H. R. Hutchinson;W. A. Schroeder
  5. Appl. Phys. v.B 36 I. D. Carr;D. C. Hanna
  6. Opt. Soc. Am. v.B7 D. C. Jones; M. S. Mangir; D. A. Rockwell; J. O. White
  7. IEEE. J. Quantum Electron. v.28 A. A. Filippo;M. R. Perrone
  8. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-24 J. J. Ottusch; D. A. Rockwell
  9. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-22 D. C. Hann; J. Point; D. J. Pratt
  10. Appl. Opt. v.36 Laurent de Schoulepnikoff(et al.)
  11. IEEE J. Quantum Electron. v.31 R. J. Heeman; H. P. Godfriend
  12. J. Phys. D. v.19 D. J. Brink;H. P. Burgetr;T. N. de Kock;J. A. Stauss;D. R. Preussler
  13. IEEE J. Quantum Electron v.QE-29 J. C. vand den Heuvel; F. J. M. van Putten; R. J. L. Lerou
  14. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-24 C. G. Parazzoli;W. W. Bauchman;R. D. Stultz
  15. Appl. Opt. v.34 H. J. Kong;Y. G. Jeon;J. K. Kim
  16. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-25 Y. B. Band;J. R. Ackerhalt;J. S. Krasinski;D. F. Heller
  17. Phy. Rev. v.A 16 G. I. Kachen;W. H. Lowdermilk
  18. J. Appl. Phys. v.59 E. Margalith;G. W. Sutton
  19. Phy. Rev. v.137 Y. R. Shen;N. Bloembergen
  20. Appl. Opt. v.37 V. Simeonov; V. Mitev; H. van den Bergh; B. Calpini
  21. Phy. Rev. v.178 D. von der Linde;M. Maier;W. Kaiser
  22. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-14 D. Cotter;D. C. Hanna
  23. Appl. Opt. v.30 Z. Chu;U. N. Singh;T. D. Wilkerson
  24. J. of Appl. Phys. v.38 R. W. Minck; E. E. Hagenlocker; W. G. Rado
  25. J. Phys. v.D 26 K. Sentrayan;V. Kushawaha
  26. Opt. Commun. v.60 D. C. Hanna;D. J. Pointer
  27. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-18 D. G. Bruns;H. W. Brueselbach;H. D. Stovall;D. A. Rockwell
  28. Sov. J. Quantum Electron. v.18 V. Yu. Baranov(et al)
  29. J. Appl. Phys. v.67 Q. Lou; T. Yagi; H. Salto
  30. Appl. Phys. v.B 55 K. Sentrayan;L. Major;A. Michael;V. Kushawaha
  31. Appl. Opt. v.32 K. Sentrayan;l A. Michael; V. Kushawaha
  32. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-15 J. R. Murray;J. Goldhar;D. Eimerl;A. Szoke
  33. IEEE J. Quantum Electron. v.QE-25 D. C. Mac Pherson;R. C. Swanson;J. L. Carlsten
  34. Electrical Breakdown of Gases v.9 Morgan, Laser induced Electrical Breakdown of Gases C. G.;J. M. Meek(ed.);J. D. Craggs.(ed.)
  35. 혼합기체의 라만 이득 및 광분해율 측정 권오성
  36. Opt. Commun. v.75 Z. Chu;U. N. Singh;T. D. Wilkerson
  37. 한국광학회지 v.10 no.2 라만매질 CH₄의 전후방 1.54㎛ 유도라만 산란광의 비대칭적 발생 최영수;고해석;강응철