Abstract

We present a novel technique for resonantly pumping a continuous-wave far-infrared NH3 laser with a line-tunable mid-infrared NH3 laser that is optically pumped by a CO2 laser. In this two-step process we first convert 10-μm CO2 laser photons into 11–13-μm NH3 laser photons, which are then converted into 60–400-μm photons in a far-infrared NH3 laser. Continuous-wave laser action on 10 far-infrared lines of 15NH3, including four new ones, has been obtained with a single CO2 laser pump line.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. Y. Chang, T. J. Bridges, Opt. Commun. 1, 423 (1970).
    [CrossRef]
  2. K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.
  3. M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
    [CrossRef]
  4. C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
    [CrossRef]
  5. N. G. Douglas, Millimeter and Submillimeter Wavelength Lasers (Spinger-Verlag, New York, 1989).
  6. A. L. Golger, V. S. Letokhov, Sov. J. Quantum Electron. 3, 15 (1973).
    [CrossRef]
  7. S. M. Fry, Opt. Commun. 19, 320 (1976).
    [CrossRef]
  8. N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
    [CrossRef]
  9. H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
    [CrossRef]
  10. C. Rolland, J. Reid, B. K. Garside, Appl. Phys. Lett. 44, 380 (1984).
    [CrossRef]
  11. K. J. Siemsen, J. Reid, D. J. Danagher, Appl. Opt. 25, 86 (1986).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. D. F. Kroeker, J. Reid, Appl. Opt. 25, 2929 (1986).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
    [CrossRef]
  14. K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
    [CrossRef]
  15. C. Gastaud, A. Sentz, M. Redon, M. Fourrier, Opt. Lett. 6, 449 (1981).
    [PubMed]
  16. W.-S. Zhu, J. R. Izatt, Opt. Commun. 73, 141 (1989).
    [CrossRef]
  17. W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
    [CrossRef]
  18. E. M. Frank, C. O. Weiss, K. Siemsen, M. Grinda, G. D. Willenberg, Opt. Lett. 7, 96 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]
  19. E. Danielewicz, C. O. Weiss, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 222 (1978).
    [CrossRef]
  20. S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
    [CrossRef]

1994 (2)

K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
[CrossRef]

W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
[CrossRef]

1989 (1)

W.-S. Zhu, J. R. Izatt, Opt. Commun. 73, 141 (1989).
[CrossRef]

1986 (2)

1984 (1)

C. Rolland, J. Reid, B. K. Garside, Appl. Phys. Lett. 44, 380 (1984).
[CrossRef]

1983 (1)

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

1982 (1)

1981 (2)

C. Gastaud, A. Sentz, M. Redon, M. Fourrier, Opt. Lett. 6, 449 (1981).
[PubMed]

N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
[CrossRef]

1980 (2)

H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
[CrossRef]

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

1979 (2)

C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
[CrossRef]

N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
[CrossRef]

1978 (1)

E. Danielewicz, C. O. Weiss, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 222 (1978).
[CrossRef]

1976 (1)

S. M. Fry, Opt. Commun. 19, 320 (1976).
[CrossRef]

1973 (1)

A. L. Golger, V. S. Letokhov, Sov. J. Quantum Electron. 3, 15 (1973).
[CrossRef]

1970 (1)

T. Y. Chang, T. J. Bridges, Opt. Commun. 1, 423 (1970).
[CrossRef]

Bach, B. W.

K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
[CrossRef]

Bach, K. G.

K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
[CrossRef]

Belov, S. P.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Bridges, T. J.

T. Y. Chang, T. J. Bridges, Opt. Commun. 1, 423 (1970).
[CrossRef]

Brown, J. M.

K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.

Chang, T. Y.

T. Y. Chang, T. J. Bridges, Opt. Commun. 1, 423 (1970).
[CrossRef]

Chou, C.-C.

K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
[CrossRef]

Cosmovici, C. B.

C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
[CrossRef]

Curl, R. F.

K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.

Danagher, D. J.

Danielewicz, E.

E. Danielewicz, C. O. Weiss, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 222 (1978).
[CrossRef]

Douglas, N. G.

N. G. Douglas, Millimeter and Submillimeter Wavelength Lasers (Spinger-Verlag, New York, 1989).

Evenson, K. M.

K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
[CrossRef]

K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.

Fourrier, M.

Frank, E. M.

Fry, S. M.

S. M. Fry, Opt. Commun. 19, 320 (1976).
[CrossRef]

Fujisawa, K.

N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
[CrossRef]

N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
[CrossRef]

Fujita, J.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Fukai, K.

N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
[CrossRef]

Fusina, L.

W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
[CrossRef]

Garside, B. K.

C. Rolland, J. Reid, B. K. Garside, Appl. Phys. Lett. 44, 380 (1984).
[CrossRef]

Gastaud, C.

Golger, A. L.

A. L. Golger, V. S. Letokhov, Sov. J. Quantum Electron. 3, 15 (1973).
[CrossRef]

Grinda, M.

Hayashi, Y.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Inguscio, M.

C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
[CrossRef]

Izatt, J. R.

W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
[CrossRef]

W.-S. Zhu, J. R. Izatt, Opt. Commun. 73, 141 (1989).
[CrossRef]

Jennings, D. A.

K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.

Koizumi, T.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Kroeker, D. F.

Krupnov, A. F.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Letokhov, V. S.

A. L. Golger, V. S. Letokhov, Sov. J. Quantum Electron. 3, 15 (1973).
[CrossRef]

Miyazaki, K.

N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
[CrossRef]

N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
[CrossRef]

Nagasaka, K.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Nagashima, A.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Namba, S.

H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
[CrossRef]

Nishizawa, A.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Noda, N.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Okajima, S.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Papousek, D.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Redon, M.

Reid, J.

Renk, K. F.

W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
[CrossRef]

Rolland, C.

C. Rolland, J. Reid, B. K. Garside, Appl. Phys. Lett. 44, 380 (1984).
[CrossRef]

Saykally, R. J.

K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.

Schatz, W.

W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
[CrossRef]

Sentz, A.

Shimobayashi, M.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Siemsen, K.

Siemsen, K. J.

Strafella, F.

C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
[CrossRef]

Strumia, F.

C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
[CrossRef]

Suzuki, K.

H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
[CrossRef]

Takai, M.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Takeda, Y.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Tanigawa, S.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Tashiro, H.

H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
[CrossRef]

Toyoda, K.

H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
[CrossRef]

Tsunawaki, Y.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Urban, S.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Weiss, C. O.

Willenberg, G. D.

Winnewisser, G.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Yamabayashi, N.

N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
[CrossRef]

N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
[CrossRef]

Yamada, K.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Yamanaka, M.

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

Yoshida, T.

N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
[CrossRef]

Yu. Tret’yakov, M.

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Zhu, W.-S.

W.-S. Zhu, J. R. Izatt, Opt. Commun. 73, 141 (1989).
[CrossRef]

Appl. Opt. (2)

Appl. Phys. (1)

H. Tashiro, K. Suzuki, K. Toyoda, S. Namba, Appl. Phys. 21, 237 (1980).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (2)

N. Yamabayashi, K. Fukai, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Appl. Phys. B 26, 33 (1981).
[CrossRef]

W. Schatz, K. F. Renk, L. Fusina, J. R. Izatt, Appl. Phys. B 59, 453 (1994).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

C. Rolland, J. Reid, B. K. Garside, Appl. Phys. Lett. 44, 380 (1984).
[CrossRef]

Astrophys. Space Sci. (1)

C. B. Cosmovici, M. Inguscio, F. Strafella, F. Strumia, Astrophys. Space Sci. 60, 475 (1979).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

E. Danielewicz, C. O. Weiss, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 222 (1978).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

K. M. Evenson, C.-C. Chou, B. W. Bach, K. G. Bach, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1187 (1994).
[CrossRef]

Int. J. Infrared Millimeter Waves (1)

M. Yamanaka, Y. Takeda, S. Tanigawa, A. Nishizawa, N. Noda, J. Fujita, M. Takai, M. Shimobayashi, Y. Hayashi, T. Koizumi, K. Nagasaka, S. Okajima, Y. Tsunawaki, A. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves 1, 57 (1980).
[CrossRef]

J. Mol. Spectrosc. (1)

S. Urban, D. Papousek, S. P. Belov, A. F. Krupnov, M. Yu. Tret’yakov, K. Yamada, G. Winnewisser, J. Mol. Spectrosc. 101, 16 (1983).
[CrossRef]

Opt. Commun. (4)

W.-S. Zhu, J. R. Izatt, Opt. Commun. 73, 141 (1989).
[CrossRef]

S. M. Fry, Opt. Commun. 19, 320 (1976).
[CrossRef]

N. Yamabayashi, T. Yoshida, K. Miyazaki, K. Fujisawa, Opt. Commun. 30, 245 (1979).
[CrossRef]

T. Y. Chang, T. J. Bridges, Opt. Commun. 1, 423 (1970).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Sov. J. Quantum Electron. (1)

A. L. Golger, V. S. Letokhov, Sov. J. Quantum Electron. 3, 15 (1973).
[CrossRef]

Other (2)

K. M. Evenson, R. J. Saykally, D. A. Jennings, R. F. Curl, J. M. Brown, in Chemical and Biochemical Applications of Lasers, C. B. Moore, ed. (Academic, New York, 1980), Vol. 5, p. 95.

N. G. Douglas, Millimeter and Submillimeter Wavelength Lasers (Spinger-Verlag, New York, 1989).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the experimental setup.

Fig. 2
Fig. 2

Energy-level diagram showing the pumping mechanism of MIR and FIR NH3 lasers. Only rotational levels in a K = 0 stack are depicted for simplicity. Collision-induced transitions are indicated by dashed lines. The rotational relaxation caused by N2 distributes population inversion over a number of MIR lines.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 FIR Laser Lines Observed with Optically Pumped 15NH3a

Metrics