第四章 Q-開關脈衝波雷射系統實驗
4.5 結論
在端面激發固態二極體雷射系統中，加入主動式聲光 Q 開關，操作不 同的重覆頻率，以脈衝波的輸出，去比較傳統晶體與鍵合晶體的研究，我 們發現腔長的改變與操作不同的頻率，鍵合晶體始終對熱效應的改善遠大 於傳統的晶體，由此可證明鍵合晶體的確是解決熱效應的好方法。雖然單 一鍵合晶體在不同腔長中都實現了改善熱效應的結果，但我們由表 4-4 可
看出， L=400mm 由於共振腔長太長，所造成共振腔的繞射損失會比較明 顯，所以相對腔長L=200mm 與 L=300mm，會比較不穩定，其輸出功率較 無法預測出其趨勢。
表 4-1 脈衝波輸出 L=200mm,PRF=10~50kHz 實驗數據分析比較表
表 4-2 脈衝波輸出 L=300mm,PRF=10~50kHz 實驗數據分析比較表
腔 長 頻 率 diffusion-bonded Nd:YVO4 conventional Nd:YVO4 比值
L = 200 mm
10 KHZ
Critical input power : 25 W Critical input power : 18.9 W 32%
Critical output power : 3.86 W Critical output power : 2.74 W 41%
20 KHZ
Critical input power : 24 W Critical input power : 20 W 20%
Critical output power : 5.64W Critical output power : 4.28 W 32%
30 KHZ
Critical input power : 24 W Critical input power : 21 W 14%
Critical output power : 6.26 W Critical output power : 5.16 W 21%
40 KHZ
Critical input power : 24 W Critical input power : 20 W 20%
Critical output power : 6.7 W Critical output power : 5.16 W 30%
50 KHZ
Critical input power : 25 W Critical input power : 20 W 25%
Critical output power : 7.05 W Critical output power : 5.26 W 34%
腔 長 頻 率 diffusion-bonded Nd:YVO4 conventional Nd:YVO4 比值
L = 300 mm
10 KHZ Critical input power : 16.9 W Critical input power : 14.8 W 14%
Critical output power : 3.81 W Critical output power : 2.85 W 34%
20 KHZ
Critical input power : 16.9 W Critical input power : 15.8 W 6%
Critical output power : 4.33W Critical output power : 3.3 W 31%
30 KHZ
Critical input power : 17.9 W Critical input power : 14.8 W 21%
Critical output power : 5.03 W Critical output power : 3.74 W 34%
40 KHZ
Critical input power : 16.9 W Critical input power : 15.8 W 6%
Critical output power : 5.24 W Critical output power : 3.75 W 40%
50 KHZ
Critical input power : 17.9 W Critical input power : 15.8 W 13%
Critical output power : 5.83 W Critical output power : 3.91 W 49%
表 4-3 脈衝波輸出 L=400mm,PRF=10~50kHz 實驗數據分析比較表
表 4-4 脈衝波輸出,固定輸入功率,以不同頻率之輸出功率分析比較表
腔 長 頻 率 diffusion-bonded Nd:YVO4 conventional Nd:YVO4 比值
L = 400 mm
10 KHZ
Critical input power : 8.51 W Critical input power : 7.42 W 15%
Critical output power : 1.77 W Critical output power : 0.83 W 113%
20 KHZ
Critical input power : 9.56 W Critical input power : 7.42 W 29%
Critical output power : 1.72 W Critical output power : 0.79 W 117%
30 KHZ
Critical input power : 9.56 W Critical input power : 7.42 W 29%
Critical output power : 1.67 W Critical output power : 0.72 W 132%
40 KHZ
Critical input power : 8.51 W Critical input power : 7.42 W 14%
Critical output power : 1.6 W Critical output power : 0.63 W 154%
50 KHZ
Critical input power : 8.51 W Critical input power : 7.42 W 15%
Critical output power : 1.53 W Critical output power : 0.57 W 168%
腔 長 L: 200 mm
input power : 15.8 W 10 KHZ 20 KHZ 30 KHZ 40 KHZ 50 KHZ
diffusion-bonded Nd:YVO4
output power 2.78 W 4.42 W 5.2 W 5.42 W 5.56W
conventional Nd:YVO4
output power 2.52 W 3.79 W 4.75 W 4.86W 4.92 W
腔 長 L: 300 mm
input power : 15.8 W 10 KHZ 20 KHZ 30 KHZ 40 KHZ 50 KHZ
diffusion-bonded Nd:YVO4
output power 3.81 W 4.15 W 4.77 W 5.05 W 5.83W
conventional Nd:YVO4
output power 2.74 W 3.3 W 3.68 W 3.75 W 3.91 W
腔 長 L: 400 mm
input power : 6.32 W 10 KHZ 20 KHZ 30 KHZ 40 KHZ 50 KHZ
diffusion-bonded Nd:YVO4
output power 1.24 W 1.2 W 1.1 W 1.16 W 1.07 W
conventional Nd:YVO4
output power 0.64 W 0.59 W 0.5 W 0.45 W 0.4 W
圖 4-1 Q 開關脈衝波實驗架構圖
Laser Diode
Nd:YVO4
Acousto-optic Q switch
NEOS AO 33041-25-2-I PRF: 41MHZ
Output Coupled Pl / Pl : AOI = 0 Dia:0.5”X 6mm Fiber code Size: 800μm
Front Mirror CX / Pl : R=5mm Dia:10mmX2.3mm
圖 4-2 腔長 L=200 mm , 頻率 (a)10 kHz (b)20 kHz (c)30 kHz (d)40 kHz (e)50 kHz 輸入功率與輸出功率比較圖
L=200mm , PRF=10 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4 Critical input power :25W
Critical input power:18.9W
(a)
L=200mm , PRF=20 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power:20W
Critical input power :24W
(b)
L=200mm , PRF=30 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power :24W Critical input
power :21W
(c)
L=200mm , PRF=50 KHZ
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
L=200mm , PRF=50 KHZ
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
L=200mm , PRF=50 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input
power :20W Critical input power :25W
(e)
L=200mm , PRF=40 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25 30
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power :20W
Critical input power :24W
(d)
圖 4-3 腔長 L=300 mm , 頻率 (a)10 kHz (b)20 kHz (c)30 kHz (d)40 kHz (e)50 kHz 輸入功率與輸出功率比較圖
L=300mm , PRF=10 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input
power :14.8W Critical input power :16.9W
(a)
L=300mm , PRF=20 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power :15.8W
Critical input power :16.9W
(b)
L=300mm , PRF=30 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4 Critical input power :17.9W
Critical input power :14.8W
(c)
L=300mm , PRF=40 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4 Critical input power :16.9W
Critical input power :15.8W
(d)
L=300mm , PRF=50 kHz
Input power (W)
0 5 10 15 20 25
Output power (W)
0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power :17.9W
Critical input power :15.8W
(e)
圖 4-4 腔長 L=400 mm , 頻率 (a)10 kHz (b)20 kHz (c)30 kHz (d)40 kHz (e)50 kHz 輸入功率與輸出功率比較圖
L=400mm , PRF=10 kHz
Input power (W)
0 2 4 6 8 10 12 14
Output power (W)
0.0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4 Critical input power :8.51W
Critical input power :7.42W
(a)
L=400mm , PRF=20 kHz
Input power (W)
0 2 4 6 8 10 12 14
Output power (W)
0.0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4 Critical input power :9.56W
Critical input power :7.42W
(b)
L=400mm , PRF=30 kHz
Input power (W)
0 2 4 6 8 10 12 14
Output power (W)
0.0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4 Critical input power :9.56W
Critical input power :7.42W
(c)
L=400mm , PRF=40 kHz
Input power (W)
0 2 4 6 8 10 12 14
Output power (W)
0.0
conventional Nd:YVO4
diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power :8.51W
Critical input power :7.42W
(d)
L=400mm , PRF=50 kHz
Input power (W)
0 2 4 6 8 10 12 14
Output power (W)
0.0
conventional Nd:YVO4 diffusion-bonded Nd:YVO4
Critical input power :8.51W
Critical input power :7.42W
(e)