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PPLN 비선형 결정과 이중통과법을 이용한 DOFA 시스템에서 증폭된 연속발진형 파장가변 적외선 레이저광의 제 2고조파 발생
유길상,조재흥,고광훈,임권,정도영,Yoo, Kil-Sang,Jo, Jae-Heung,Ko, Kwang-Hoon,Lim, Gwon,Jeong, Do-Young 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.3
주기적으로 분극 반전된 비선형 결정 중에 하나인 PPLN(Periodically Poled MgO(5%) doped Lithium Niobate)과 수 W급의 고출력 연속발진형 파장가변 적외선 레이저 시스템인 DOFA(Diode Laser Oscillator & Fiber Amplifier) 시스템을 이용하여, 이 결정에서 펌핑광을 한번 통과시키는 단일통과와 두 번 통과시키는 이중통과에서의 효율적인 제2고조파 발생 조건을 실험적으로 구하였다. 단일통과에서는 최적의 위상정합온도 $108.9^{\circ}C$에서 최대 출력 2.45 W의 적외선(파장 = 1070 nm) 펌핑광을 사용하여 최대 245 mW의 녹색광원(파장 = 535 nm)인 제 2고조파를 만들었고, 이때의 주파수 변환 효율은 10%였다. 또한 제 2고조파 발생의 효율을 증가시키기 위해서 되 반사용 오목거울과 위상보정을 위한 쐐기유리판을 이용하여 이중통과의 제2고조파 발생장치를 구성하였다. 이때 최적의 위상정합온도 $108.5^{\circ}C$에서 최대 출력 2.45 W의 적외선(파장 = 1070 nm) 펌핑광을 사용하여 최대 383 mW의 녹색광원(파장 = 535 nm)인 제 2고조파를 만들었다. 이때의 변환 효율은 15.6%로써 단일통과에서의 제 2고조파 발생 효율보다 크게 증가함을 확인하였다. The optimum conditions of second harmonic generation (SHG) can be successfully achieved experimentally using single pass and double pass methods of a pumping beam. The beam has a power of several Watts radiated by a DOFA (Diode Laser Oscillator & Fiber Amplifier) system, which is a high power CW wavelength tunable infrared laser system, in a PPLN (Periodically Poled MgO doped Lithium Niobate) nonlinear crystal. In the case of a single pass method, the parameters are the wavelength of 535 nm for SHG and the output power of 245 mW generated from the pumping input beam with wavelength of 1070 nm and the power of 2.45 W at phase matching temperature of $108.9^{\circ}C$. The conversion efficiency of SHG was 10%. In order to enhance the output of SHG, the double pass method of the SHG system of a PPLN using a concave mirror for the retroreflection and a pair of wedged flat windows for phase compensation was also presented. In this double pass system, we obtained the SHG output beam with the wavelength of 535 nm and the maximum power of 383 mW at optimum phase matching temperature of $108.5^{\circ}C$ by using an incident pumping beam with wavelength of 1070 nm and the power of 2.45 W. The maximum conversion efficiency is 15.6%, which is more than that of the single pass method.
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FEM 시뮬레이션을 이용한 FZP 집속 빔 생성에 관한 연구
신효정(Hyojeong Shin),조성종(Sungjong Cho),정현조(Hyunjo Jeong),최성호(Sungho Choi) 한국비파괴검사학회 2020 한국비파괴검사학회지 Vol.40 No.2
고체 재료의 비선형 파라미터 측정에서 펄스-에코법으로 단일 평면형 탐촉자를 사용하는 경우 응력 자유 경계면에서 반사 전, 후에 생성된 제2고조파는 위상 차에 의해 서로 상쇄되어 측정이 어렵다. 그러나, 집속 빔을 이용하면 제2고조파의 진폭을 증가 시킬 수 있음이 이전의 연구에서 보고된 바 있다. 본 논문에서는 펄스-에코 모드에서 비선형 파라미터 측정을 위해 고체 시편 내부에 집속 빔을 생성하기 위한 연구를 수행하였다. 프레넬 존 플레이트 원리를 이용해 평면을 갖는 고체 시편에 집속 빔을 생성하고 이를 비선형 파라미터 측정에 적용하기 위하여 이론해석 및 시뮬레이션을 수행하였다. 해석 결과에 따르면 고체 시편 내부에 집속 빔 생성이 가능함을 확인할 수 있었다. 또 집속 위치, 수신 방법 등을 고려하고, 집속 빔의 음장, 수신 신호 파형 등의 분석을 실시하였으며, 이러한 결과로부터 고체의 비선형 파라미터 측정에 집속 빔을 이용할 수 있을 것으로 판단된다. When nonlinear parameters of solid samples are measured in the pulse-echo mode using a single planar transducer, destructive second harmonic waves are generated before and after the stress-free reflection boundary owing to their phase differences, which make the nonlinear parameters difficult to measured. Previous studies have reported that the second harmonic wave amplitude can be increased using a focused beam. To measure nonlinear parameters in the pulse-echo setup, simulation studies focused beam generations in solid specimens were performed. The behavior of a focused beam generated by the Fresnel zone plate principle was investigated through theoretical analysis and finite element simulation. The simulation results showed that the focusing beam could be generated inside the solid sample. The focus position and reception method were also considered to examine the waveform behavior, It was found that the focused beam method can be utilized for nonlinear parameter measurements of solids in the pulse-echo method.
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