• Current Optics and Photonics
• /
• 제7권6호
• /
• pp.732-737
• /
• 2023

A high-power Yb-doped femtosecond (fs) fiber laser at a repetition rate of 1.83 GHz is reported. By employing a 5-stage repetition rate multiplier, the repetition rate of the mode-locked master oscillator was multiplied from 57.1 MHz to 1.83 GHz. The ultrashort pulse output at 1.83 GHz was amplified in a two-stage Yb-doped fiber amplifier, leading to >100 W of fs laser output with a pulse duration of 290 fs. The theoretical pulse width along the fiber was simulated, showing that it was in good agreement with experimental results. Further improvement in power scaling is discussed.

• 한국광학회지
• /
• 제32권5호
• /
• pp.209-214
• /
• 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
• /
• 제32권4호
• /
• pp.147-152
• /
• 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.

• 한국광학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.95-100
• /
• 2016

본 논문에서는 이터븀(Yb)이 첨가된 이중 클래딩 광섬유를 이용한 고출력 고품질 준연속 레이저 시스템에 대한 연구 개발과 레이저 특성에 대해 보고한다. 이론적 수치 모사를 통해 최적화된 준연속 레이저 발진 조건을 찾았고, 그것을 바탕으로 공진기 구조와 MOPA (Master-Oscillator Power-Amplifier) 구조를 가진 광섬유 레이저 시스템을 각각 구축하였다. 두 레이저 시스템 모두 10 Hz 반복률, 10 ms로 작동시킬 때 최고 평균 출력 >150 W, 첨두 출력 >1.5 kW 이상의 준연속 레이저 빔을 발생시키는데 성공하였고, 레이저 발진 특성 및 빔 특성을 각각 비교하였다. 그리고 향후 더 높은 출력을 얻기 위한 방법과 전망에 대해 논의할 것이다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제31권9호
• /
• pp.805-811
• /
• 2014

In this investigation, we constructed and demonstrated a simple Yb-doped fiber laser, of which longitudinal modes are mode-locked without any additional devices to compensate the dispersion caused by optical components. Non-linear polarization rotation (NPR) was adopted for the mode-locking mechanism and a polarization controller (PC) was used for a kind of spectral filters to restrict the bandwidth for mode-locking. As the result, the laser was successfully operated as mode-locked with the repetition rate of 42.2 MHz and the spectrum was broadened up to approximately 16 nm at 1033 nm center wavelength when the laser was mode-locked. In this paper, the operation of the developed Yb-doped mode-locked laser is explained with the concept of Lyot filter realized by a PC, which enables mode-locking under normal dispersion. In the industrial applications, this laser can be used as a seed laser of the high power lasers for optical manufacturing.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제1권5호
• /
• pp.525-528
• /
• 2017

High-energy, high-power, quasi-continuous wave (QCW) operation of double-clad Yb fiber lasers incorporating an incoherent signal combiner is reported. We constructed four efficient, high-power Yb fiber lasers, each of which produced rectangular pulses at 1080 nm with a pulse energy greater than 15 J, and a pulse duration of 10 ms at a repetition rate of 10 Hz, corresponding to an average power of over 150 W and a peak power of over 1.5 kW for ~200 W of incident pump power at 915 nm. These laser outputs were combined by a homemade incoherent fiber signal combiner with low loss, yielding a maximum peak power of ~6.0 kW in a beam with $M^2{\approx}12.5$. The detailed laser characteristics and prospects for further power scaling in QCW operation are discussed.

• 한국광학회지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.142-147
• /
• 2020

본 연구에서는 Yb 광섬유 레이저 MOPA (master oscillator power amplifier) 시스템을 구축하여 고출력, 고효율의 근적외선 레이저 빔을 발진시키고, 이를 주기분극반전 준위상정합 비선형 광학 소자인 MgO:PPSLT에 단일 통과시키는 방식을 통하여 고출력 고효율 연속발진 녹색 레이저 빔을 생성하는 방법을 보고한다. 자발 펄싱을 억제할 수 있는 패브리-패롯 피드백 공진기 구조를 사용한 광섬유 레이저 주공진기를 사용하여 선폭이 좁고 선형 편광된 1064 nm 레이저 씨앗 빔을 안정적으로 생성할 수 있었으며, 이를 Yb 광섬유 증폭단에서 고출력으로 증폭시켰다. 증폭된 레이저 빔을 MgO:PPSLT에 통과시켜 고출력 고효율의 이차조화파를 얻을 수 있었는데, 이때 얻은 532 nm 레이저의 최고 출력은 기본 입사광의 출력이 25.0 W일 때 11.1 W였으며, 변환 효율은 44.4%를 얻었다.

• 한국광학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.103-107
• /
• 2012

본 논문에서는 반도체 포화 흡수체 거울 (SESAM)에 입사되는 단위 면적당 광세기 변화에 따른 이터븀 첨가 광섬유 레이저의 모드 잠금 출력 특성을 고찰하였다. 단위 면적당 광세기를 변화시키기 위해 공진기 내부에 설치된 렌즈의 초점거리를 조절하여 SESAM에 입사되는 광의 크기를 변화시켰다.

• Journal of the Optical Society of Korea
• /
• 제20권6호
• /
• pp.716-721
• /
• 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
• /
• 제32권3호
• /
• pp.120-125
• /
• 2021

본 연구에서는 다파장 빔결합을 위한 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 선편광 고출력 이터븀 첨가 광섬유 레이저를 개발하였다. 유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering, SBS)을 억제하기 위하여 pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호로 위상 변조 및 비트길이를 최적화한 선폭 약 10 GHz의 시드 레이저를 구현하였으며, 이를 이용하여 3단 증폭을 하였다. 주 증폭단에서는 모드 불안정성 현상(mode instability, MI)의 문턱값을 높이기 위하여 코어 및 클래딩의 직경이 각각 20 ㎛, 40 ㎛인 편광유지(polarization maintaining, PM) 이터븀 첨가 광섬유를 이용하고 지름이 약 9-12 cm인 나선형 홈에 적용하였다. 그 결과, 입사된 여기광 대비 기울기 효율이 83.7%인 1.004 kW의 레이저 출력을 얻었다. 또한, 빔품질(M²)과 편광소광율(polarization extinction ratio, PER)은 각각 1.12와 21.5 dB로 측정되었다. 더욱이, 역방향 스펙트럼의 레일리 신호와 SBS 신호의 첨두 세기 비율은 2.36 dB로 관측되어, SBS가 완화된 레이저 구현을 확인하였다. 또한 증폭 출력에 따라 기울기 효율 및 빔품질의 저하가 없어 모드불안정이 발생하지 않음을 확인하였다.