• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제13권4호
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• pp.416-422
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• 2009

We have demonstrated a highly efficient cladding-pumped ytterbium-doped fiber laser, generating $>$2.1 kW of continuous-wave output power at 1.1 μm with 74% slope efficiency with respect to launched pump power. The beam quality factor ($M^2$) was better than 1.2. The maximum output power was only limited by available pump power, showing no evidence of roll-over even at the highest output power. We present data on how the beam quality depends on the fiber parameter, based on our current and past fiber laser developments. We also discuss the ultimate power-capability of our fiber in terms of thermal management, Raman nonlinear scattering, and material damage, and estimate it to 10 kW.

• 전기전자학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.117-120
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• 2004

단일 광섬유 격자와 Yb와 Er이 첨가된 광섬유를 이용한 스트레인 및 온도의 동시 측정을 시행하였다. 스트레인과 온도에 대해서 $1100\;{\mu}{\varepsilon}$ and $50-180\;^{\circ}C$ 범위에서 $55.8\;{\mu}{\varepsilon}$ 와 $3\;^{\circ}C$의 오차를 가지고 측정하였다. 본 센서의 소형 및 저가의 특성으로 미루어 볼 때 넓은 범위의 스트레인 센서로 활용가치가 높다고 사료된다.

• 한국광학회지
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• 제24권2호
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• pp.58-63
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• 2013

본 논문에서는 능동형 Q-스위칭 광섬유 레이저에서 Q-스위치 상승 시간이 출력 펄스에 미치는 영향을 이론적으로 분석하였다. Finite Difference Time Domain (FDTD) 방법을 이용해서 비율 방정식과 전파 방정식에 대한 모델링을 수행하였다. Q-스위칭 광섬유 레이저에서 발생하는 Q-스위칭 펄스의 생성에 있어서 Q-스위치의 상승 시간이 출력 펄스 특성에 미치는 영향을 이론적으로 분석하였다. 또한, Q-스위치의 반복률에 따른 출력 펄스의 에너지 변화와 파형 변화를 확인하였다. Q-스위치 반복률이 높아지고, Q-스위치의 상승 시간이 길어질수록 출력 펄스의 멀티 피크 현상이 줄어들고 안정된 가우시안 형태의 펄스 파형이 발생함을 확인 할 수 있었다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제17권2호
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• pp.182-187
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• 2013

We present a comparative experimental analysis of the thermal spectroscopic characteristics of a phosphosilicate (P)-based ytterbium-doped fiber (YDF) against an aluminosilicate (Al)-based YDF in the temperature range of 25 to $150^{\circ}C$. We also characterize the fibers as gain media in a cladding-pumped amplifier configuration. While both fibers exhibit comparable trends in their thermal characteristics, there are noticeable distinctions in the fluorescence lifetime reduction rate and the spectral dependence of the transition cross-sections. The P- and Al-based YDFs present thermal lifetime reduction rates of $0.012%/^{\circ}C$ and $0.026%/^{\circ}C$, respectively. In particular, in the spectral region at ~940 nm, the absorption cross-section of the P-based YDF undergoes significantly less thermal change compared to that of the Al-YDF. In the cladding-pumped amplifier configuration operating at a total gain of 10 dB, the Al-based YDF generally performs betters than the P-based YDF in the temperature range of 25 to $75^{\circ}C$. However, it is highlighted that in the high temperature range of over $75^{\circ}C$, the latter shows a less gain reduction rate than the former, thereby yielding higher relative output power by 3.3% for a 1060-nm signal, for example.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2005년도 하계학술발표회
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• pp.316-317
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• 2005

• 한국광학회지
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• 제31권5호
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• pp.223-230
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• 2020

본 논문에서는 전광섬유 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 이터븀(ytterbium) 첨가 편광유지 광섬유 레이저의 유도 브릴루앙 산란 및 모드 불안정 특성에 대해 연구하였다. 이터븀 첨가 광섬유 및 신호 광원의 종류에 따라 레이저 출력 및 역반사 스펙트럼을 측정하여 광섬유 레이저의 출력 증폭 한계를 분석하였다. 레이저 구조의 최적화를 통해 단일모드 빔 품질을 갖는 전광섬유 고출력 편광유지 광섬유 레이저를 구현하였다. Pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호에 의해 위상변조된 10 GHz의 선폭을 갖는 신호 광원을 적용하여 1.5 kW의 출력을 얻었다. 최대 출력에서 1.15의 빔 품질을 가지며, 17 dB 이상의 편광소광률 특성을 확인하였다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권6호
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• pp.716-721
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• 2016

A single-and dual-wavelength switchable polarized Yb-doped double-clad fiber laser around 1120 nm based on a pair of fiber Bragg gratings (FBGs) is demonstrated. The polarization-maintaining (PM) linear cavity is composed of a double clad PM Yb-doped fiber (YDF) and a pair of PM FBGs. The laser can operate in stable dual-wavelength or wavelength-switching modes due to the polarization hole burning (PHB) and the spatial hole burning (SHB) enhanced by the PM linear cavity. In dual-wavelength operation, the two orthogonally polarized wavelengths are centered at 1118.912 nm and 1119.152 nm, with an interval of 0.24 nm and a signal to noise ratio (SNR) of 35 dB. The maximum output power is 14.67 W when the launched LD pump is 24 W corresponding to an optical efficiency of 61.1%. The lasing lines switchover may be realized by adjusting the polarization controller (PC) fitted in the cavity. The two single-wavelengths are 1118.912 nm and 1119.152 nm. When the injected LD pump is 24 W, the highest output powers are 7.68 W and 8.64 W corresponding to optical efficiencies of 32% and 36% respectively. The spectral linewidth of the lasing lines are 0.075 nm and 0.07 nm, and the average numerical values of PER aredB and 19.9 dB, respectively.

• 한국광학회지
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• 제31권5호
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• pp.218-222
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• 2020

본 연구에서는 편광 유지 광섬유 기반의 고출력 이터븀 첨가 광섬유 증폭기를 이용하여 고품질의 2 kW급 출력을 갖는 파장제어 빔 결합 레이저를 구현하였다. 파장제어 빔 결합을 위하여 광섬유 증폭기의 발진 파장은 각각 1062 nm, 1063 nm, 1064 nm, 1065 nm, 1066 nm로서 서로 다른 값을 갖는다. 협대역 광섬유 레이저 증폭 시 발생하는 유도 브릴루앙 산란 비선형 효과를 완화하기 위해 시드 광원은 유사이진난수 신호(pseudo-random bit sequence, PRBS)를 이용하여 위상 변조된 5 GHz의 협대역 선폭을 갖도록 하였으며 전송광섬유는 30 ㎛ 코어 크기를 가지는 대면적 편광 유지 광섬유를 이용하였다. 파장제어 빔 결합으로 얻은 레이저의 최대 출력은 2.3 kW이며 빔 품질(M²)은 1.74이었다.

• 한국광학회지
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• 제32권5호
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• pp.209-214
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• 2021

본 논문에서는 단파장 영역인 1018 nm에서 최고 출력 626 W를 가진 고출력 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. Yb 광섬유 레이저에서 이득률이 낮은 단파장 영역인 1018 nm에서 레이저를 발진시키기 위한 조건을 이론적으로 조사해보고, 광섬유 끝 단단면 조건에 따른 되먹임 신호를 측정하여 안정적인 레이저 발진 조건에 대하여 연구하였다. 그 결과를 바탕으로 제작한 단일 공진기 구조의 Yb 광섬유 레이저 시스템으로부터 729 W의 펌프 출력에서 최고 출력 626 W의 1018 nm 파장 레이저 출력을 안정적으로 얻을 수 있었으며 그때 기울기 효율은 86.6%로 측정되었다. 본 연구에서 얻은 1018 nm 파장의 Yb 광섬유 레이저 결과는 지금까지 국내에서 보고된 1030 nm 이하 단파장에서 발진된 Yb 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 세계적으로도 상용 Yb 광섬유와 광부품을 사용한 결과 중 가장 높은 출력에 해당된다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.

• 한국광학회지
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• 제32권4호
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• pp.147-152
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• 2021

본 논문에서는 최고 출력 3.0 kW 발진 단일 모드 이터븀(ytterbium, Yb) 첨가 광섬유 레이저에 대해 보고한다. 고출력 광섬유 레이저의 출력을 제한하는 주된 요소인 유도 라만 산란 문턱 값과 광섬유 내 온도 분포를 계산하고 이를 바탕으로 양방향 펌핑 구조의 단일 공진기 Yb 광섬유 레이저 시스템을 제작하였다. 그 결과 4.1 kW의 펌프 출력에서 최고 출력 3.0 kW의 레이저 빔을 얻을 수 있었고, 그때의 기울기 효율은 81.5%로 계산되었다. 최고 출력에서 측정된 출력 빔의 빔질(M²)은 1.26으로 단일 공간 모드 빔 출력 특성을 가지고 있음을 확인하였고, 유도 라만 산란 및 횡모드 불안정 현상은 관측되지 않았다. 본 연구에서 얻은 광섬유 레이저 출력 결과는 지금까지 국내에서 보고된 다이오드 레이저로 펌핑한 광섬유 레이저 출력 중 가장 높은 출력이며, 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법에 대해 논의하고자 한다.