Abstract
Nd:YAG single crystal widely used as solid state laser was grown by Czochralski method. <111> single crystal with 0.9at% of $Nd^{3+}$ was grown from the Czochralski furnace with a automatic diameter control system. The vertical temperature gradient in the liquid was the major factor that influence the crystal quality, and the crystal diameter was controlled by the home made computer program. The crystal boule with $\phi$50mm$\times$ι100mm effective size was cut, polished, and antireflection coated. The optical evaluation such as absorption spectrum, fluorescence spectrum coincide with typical features of Nd:YAG single crystal. The laser rod was assembled into the CW laser generator with a Kr lamp. The maximum CW laser output was 70 W and the threshold power and efficiency was 1.3kW and 1.64% respectively.
고체 레이저매질로 가장 널리 쓰이는 Nd:YAG 단결정을 Czochralski 방법으로 육성하였다. 자체 제작한 Czochralski 결정 육성로 및 자동 결정 적경제어 장치를 써서 유효 직경 50mm, 길이 100mm의 Nd3+ 이온농도가 0.9at%이고 <111>방향의 단결정을 육성하였다. 단결정 육성시 융액의 수직방향에 대한 온도구배가 중용한 변수인 것이 확인되었으며, 결정 직경은 자동 제어가 가능하도록 컴퓨터 프로그램을 제작하였다. 육성된 단결정을 절단, 가공, 연마, 코팅 과정을 거쳐서 레이저 발진용 Nd:YAG막대를 제작하고 흡수 스펙트럼, 형과 스펙트럼 분석을 통하여 정확한 Nd:YAG의 레이저 발진특성을 확인하였다. 자체 가공된 레이저 막대로부터 발진된 CW 레이저의 최대 출력은 70W이었고, 발진문턱값과 효율은 각각 1.3kW, 1.64%이었다.