Abstract
A new design of four-pass dye laser amplifier affording a narrow-bandwidth pulsed output is demonstrated to suppress the amplified spontaneous emission(ASE) carried by the amplifier output and reduce the possibility of parasitic oscillation in the amplifier. By the direct pulsed amplification of a cw 100 mW dye laser under a Q-switched doubled Nd:YAG laser pumping with energy of 5.6 mJ/pulse, high-peak-power pulsed output with 1.5-mJ energy in 130-MHz bandwidth is obtained corresponding to a power gain greater than $2{\times}10^6$ and an energy efficiency of 27%. The ASE ratio in the four-pass amplifier output is dramatically reduced by using a diffraction grating in the amplifier. Compared with the results obtained from the normal operation of the amplifier with no frequency-selective device, the ASE ratio is reduced by a factor in excess of 10 to remain under 1.5% of the amplifier output whereas the total output energy is slightly increased by ~4%.
본 연구에서는 개념적으로 기생 발진을 비롯한 증폭기의 오동작 가능성을 최소화하고 좁은 선폭의 연속파 레이저를 펄스 증폭하기 위한 목적으로 새로운 구조를 갖는 사중경로 색소 레이저 증폭기를 제안하고 실험적으로 구현하였다. 펌핑 레이저의 펄스 에너지가 5.6 mJ이고 연속파 레이저의 입력 강도 100 mW일 때, 사중경로 증폭기는 약 130 MHz(FWHM)의 선폭과 1.5 mJ의 에너지를 갖는 레이저 펄스를 출력하였으며, 이는 약 2$\times$106 이상의 높은 증폭 이득과 27%의 에너지 효율에 해당하는 것이다. 사중경로 증폭기 내에 회절격자를 사용하면, 파장 선택 소자가 없는 보통의 증폭기와 비교할 때 총 출력 에너지가 4% 정도 증가됨과 동시에 ASE가 차지하는 비율이 10배 이상 감소하여, 총 출력 빔에 대해 ASE 에너지가 1.5% 이하로 억제된다.
