A study on the lasing characteristics of diode-pumped, single-mode Nd:YVO4 green laser

A diode-pumped single-mode Nd:YV $O_4$ green laser was developed. Frequency doubling of the laser was achieved by using an intracavity KTP generated green beam (532 nm). By comparing the diode laser spectrum with absorption spectrum of the Nd:YV $O_4$ crystal, we found optimal operating temperature of the diode laser. From output power measured for various mirror curvatures and cavity lengths, we found the optimal matching of TE $M_{00}$ mode with the pump beam gives the best efficiency. When the pump power was 1.9 W, 80 ㎽ of TE $M_{00}$ mode green beam was obtained. We tried to get a single longitudinal mode lasing as the fluctuation of the laser power was caused by the shift of longitudinal modes and the beating between the modes. We tested the intracavity etalon method and birefringent filter method for single mode operation. The etalon method resulted in the best single mode output power of 60 ㎽. The power fluctuation of the single-mode laser was reduced to 1/10 of that of the multi-mode laser.

다이오드 여기 Nd:YVO4 단일모드 녹색광 레이저의 출력 특성 연구

최대 1.9 W의 레이저 다이오드 출력을 Nd:YV $O_4$결정 단면에 집속시키고 공진기 내부에 KTP 결정을 두어서 제2고조파 변환시켜 녹색광(532 nm) 레이저를 발생시켰다. 다이오드 레이저 스퍽트럼과 레이저 결정의 흡수 스펙트럼을 비교하여 최적의 다이오드 작동 온도를 찾았다. 공진기 길이와 출력경의 곡률을 변화시키면서 출력의 변화를 관측한 결과, 최대 80 ㎽의 녹색광 레이저 출력을 얻었으며 최대 출력을 내는 공진기 조건에서는 집속된 여기광의 직경과 TE $M_{00}$ 모드의 직경이 일치함을 알았다. 발생된 녹색광 레이저는 다중모드로 발진하였으며 출력 요동이 심하였다. 단일모드 발진을 시키기 위하여 브루스터 판과 에탈론 등을 사용하는 여러 가지 형태의 공진기를 시도하여 보았다. 실험 결과, 에탈론을 사용한 공진기에서 가장 큰 출력인 60 ㎽ 의 단일 종모드 출력을 얻었다. 단일모드로 발진하는 레이저의 출력 요동은 다중 모드에 비하여 1/10이하로 감소하였다.