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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 μm, 40 μm인 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(M 2 )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.
We have developed a linearly polarized high-power Yb-doped fiber laser in the master oscillator power amplifier (MOPA) scheme for efficientspectral beam combining. We modulated the phase of the seed laser by pseudo-random binary sequence (PRBS), with the bit length optimized tosuppress stimulated Brillouin scattering (SBS), and subsequently amplified seed power in a 3-stage amplifier system. We have constructed by coiling the polarization-maintaining (PM) Yb-doped fiber, with core and cladding diameters of 20 μm and 400 μm respectively, to a diameter of 9–12 cm for suppression of the mode instability (MI). Finally, we obtained an output power of 1.004 kW with a slope efficiency of 83.7% in the main amplificationstage. The beam quality factor M 2 and the polarization extinction ratio (PER) were measured to be 1.12 and 21.5 dB respectively. Furthermore, thepeak-intensity difference between the Rayleigh signal and SBS signal was observed to be 2.36 dB in the backward spectra, indicating that SBS is successfully suppressed. In addition, it can be expected that the MI does not occur because not only there is no decrease in slope efficiency, but also the beam quality for each amplified output is maintained.
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Fiber laser, Fiber amplifier, Stimulated Brillouin scattering
