Design and Fabrication of Reflection-type Pump LD Protection Filters for High Power Fiber Lasers by Using Ta2O5/SiO2 Thin Films

We designed and fabricated dichroic filters for high-power fiber lasers to protect the pumping laser diode from counterpropagating laser beams. The transmittance at laser diode wavelengths of 905 nm~925 nm was designed to be less than 0.1% and the transmittance at the fiber laser or Brillouin scattering wavelengths of 1020 nm ~ 1100 nm was designed to be more than 99.9%. Since oxide materials have good adhesion to the $SiO_2$ substrate, $SiO_2/Ta_2O_5$ were used as coating materials. The filter was fabricated according to our optimized design and its characteristics were compared with the theoretical design. As a result, the transmittance at laser diode wavelengths of 905 nm~925 nm was measured to be less than 0.1%, and the transmittance at the fiber laser or Brillouin scattering wavelengths of 1020 nm~1100 nm was measured to be more than 95.5%, which coincided well with the theoretical design considering processing errors. The filter was found to operate well over 1W of input laser power.

Ta2O5/SiO2를 이용한 고출력 광섬유 레이저의 펌프 LD 보호기용 반사형 필터 설계 및 제작

본 논문에서는 고출력 광섬유 레이저에서 역입사되는 레이저 광으로부터 펌프 LD를 보호하기 위한 반사형 2색 필터를 설계하고 제작하였다. 펌프 LD 발진 파장인 905 nm~925 nm 대역에서 투과율은 0.1%이하, 광섬유 레이저 출력 반사광이나 브릴루앙 산란광 파장대역인 1020 nm~1100 nm 대역에서 투과율은 99.9% 이상이 되도록 필터를 설계하였다. 기판(Substrate)은 $SiO_2$로 사용하고 접착력이 우수한 Oxide 계열 물질인 $SiO_2/Ta_2O_5$를 박막 재료로 사용하였다. 최적화된 설계를 한 후 필터를 제작하였고, 그 특성을 비교하였다. 제작된 필터의 투과율이 905 nm ~ 925 nm 대역에선 0.1%이하, 1020 nm~1100 nm 대역에선 95.5%이상으로 측정되어 공정오차를 고려한 설계범위 안에 들어옴을 확인하였다. 제작된 필터는 레이저 출력 1W이상의 입력광에 대해서도 정상 동작함을 확인하였다.