단인 통과 라만레이저의 집속 조건에 따른 출력 특성

Focusing Geometry Dependence of Single Pass Raman Shifer

단일 통과 라만레이저에서 접속 조건에 따른 1차 Stokes 파의 출력특성을 조사하였다. 펌푸빔으로는 Q-switched Nd-YAG 레이저의 기본파인 파장 $1.06{\mu}m$의 빔을 사용하였고 매질로는 고압 메탄을 사용하엿다. 실험 결과 펌프빔을 라만셀로 집속하는 조건에 따라 큰 출력의 치이를 보였는데, 집속상수가 클수록 Stokes 출력이 증가하였다. 이러한 결과는 Stokes와 anti-Stokes의 결합에 의한 이득감소로 이해할 수 있는데, 여기서는 간단한 이론을 통해 집속 조건에 따른 Stokes와 anti-Stokes의 결합의 정도를 알아보고 이득감소 현상을 피하기 위한 집속상수의 기준을 제시하였다. 라만 산란에 수반되는 유도 Brillouin 산란을 측정한 결과 문턱에너지가 집속상수에 비례하여 증가하였고, 이론적으로 이는 다중 모드 레이저를 펌프로 사용할 때 상호작용 거리가 간석성 거리로 제한되어 나타나는 현상으로 이해할 수 있으면 간섭성 거리를 2mm라 했을 때 실험 결과와 비교적 잘 일치하였다.

Focusing geometry dependence of output Stokes energy in single pass methane Raman shifter is investigated. The experimental result shows that the threshold energy decreases as confocal parameter increases. This result can be explained by gain suppression caused by Stokes - anti-Stokes coupling. In this paper, we give simple analysis for the focusing geometry dependence of Stokes - anti-Stokes coupling and present the criterion of confocal parameter to reduce the gain suppression. Focusing geometry dependence of stimulated Brillouin scattering is measured and the result is in good agreement with theoretical prediction.