Abstract

We present a mode-locked diamond Raman laser synchronously pumped by a mode-locked laser running at 532 nm and pulse duration 26 ps. The diamond laser generated up to 2.2 W of average power with output pulses of duration 21 ps at a yellow wavelength of 573 nm. The output pulse duration varied notably with small changes in cavity length and decreased to a minimum of 9 ps. The power and pulse duration behavior as a function of cavity length is explained well by a model that includes phonon dephasing and group velocity dispersion of the pump and Stokes fields.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. John, Science 292, 1847 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. S. C. Rand and L. G. Deshazer, Opt. Lett. 10, 481 (1985).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. K. Jamison and H. Schmidt, “Doped diamond laser,” U.S. patent 5,504,767 (April 2, 1996).
  4. I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
    [CrossRef]
  5. R. P. Mildren and A. Sabella, Opt. Lett. 34, 2811 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. M. Girkin and G. McConnell, Microsc. Res. Tech. 67, 8 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
    [CrossRef]
  8. P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
    [CrossRef]
  9. D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
    [CrossRef]
  10. E. Granados, H. M. Pask, and D. J. Spence, Opt. Express 17, 569 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. T. T. Basiev, A. A. Sobol, P. G. Zverev, V. V. Osiko, and R. C. Powell, Appl. Opt. 38, 594 (1999).
    [CrossRef]
  12. A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
    [CrossRef]
  13. F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
    [CrossRef]
  14. A. Penzkofer, A. Laubereau, and W. Kaiser, Prog. Quantum Electron. 6, 55 (1979).
    [CrossRef]

2009 (3)

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

R. P. Mildren and A. Sabella, Opt. Lett. 34, 2811 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

E. Granados, H. M. Pask, and D. J. Spence, Opt. Express 17, 569 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (3)

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

2005 (1)

J. M. Girkin and G. McConnell, Microsc. Res. Tech. 67, 8 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2002 (1)

P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

P. John, Science 292, 1847 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (1)

1985 (1)

1979 (1)

A. Penzkofer, A. Laubereau, and W. Kaiser, Prog. Quantum Electron. 6, 55 (1979).
[CrossRef]

Basiev, T. T.

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
[CrossRef]

T. T. Basiev, A. A. Sobol, P. G. Zverev, V. V. Osiko, and R. C. Powell, Appl. Opt. 38, 594 (1999).
[CrossRef]

Cerny, P.

P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
[CrossRef]

Chunaev, D. S.

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

Clewes, S. L.

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

Dekker, P.

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

Deshazer, L. G.

Dhillon, H. K.

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

Eichler, H. J.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Friel, I.

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

Girkin, J. M.

J. M. Girkin and G. McConnell, Microsc. Res. Tech. 67, 8 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Granados, E.

Hemley, R. J.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Jaksch, D.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Jamison, K.

K. Jamison and H. Schmidt, “Doped diamond laser,” U.S. patent 5,504,767 (April 2, 1996).

Jelinkova, H.

P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
[CrossRef]

John, P.

P. John, Science 292, 1847 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Kaiser, W.

A. Penzkofer, A. Laubereau, and W. Kaiser, Prog. Quantum Electron. 6, 55 (1979).
[CrossRef]

Kaminskii, A. A.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Karasik, A. Y.

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

Konushkin, V. A.

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

Lai, J.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Laubereau, A.

A. Penzkofer, A. Laubereau, and W. Kaiser, Prog. Quantum Electron. 6, 55 (1979).
[CrossRef]

Lee, K. C.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Lee, K. H.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Lorenz, V. O.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Mao, H. K.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

McConnell, G.

J. M. Girkin and G. McConnell, Microsc. Res. Tech. 67, 8 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Mildren, R. P.

R. P. Mildren and A. Sabella, Opt. Lett. 34, 2811 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

Nunn, J.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Olivero, P.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Osiko, V. V.

Papashvili, A. G.

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

Pask, H. M.

E. Granados, H. M. Pask, and D. J. Spence, Opt. Express 17, 569 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

Penzkofer, A.

A. Penzkofer, A. Laubereau, and W. Kaiser, Prog. Quantum Electron. 6, 55 (1979).
[CrossRef]

Perkins, N.

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

Piper, J. A.

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

Powell, R. C.

Prawer, S.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Ralchenko, V. G.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Rand, S. C.

Rhee, H.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Sabella, A.

Scarsbrook, G. A.

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

Schmidt, H.

K. Jamison and H. Schmidt, “Doped diamond laser,” U.S. patent 5,504,767 (April 2, 1996).

Sobol, A. A.

Spence, D. J.

E. Granados, H. M. Pask, and D. J. Spence, Opt. Express 17, 569 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

Spizziri, P.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Surmacz, K.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Sussman, B. J.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Twitchen, D. J.

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

Waldermann, F. C.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Walmsley, I. A.

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Yan, C. S.

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Zverev, P. G.

P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
[CrossRef]

T. T. Basiev, A. A. Sobol, P. G. Zverev, V. V. Osiko, and R. C. Powell, Appl. Opt. 38, 594 (1999).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Diamond Related Materials (1)

I. Friel, S. L. Clewes, H. K. Dhillon, N. Perkins, D. J. Twitchen, and G. A. Scarsbrook, Diamond Related Materials 18, 808 (2009).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

P. Cerny, H. Jelinkova, T. T. Basiev, and P. G. Zverev, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1471 (2002).
[CrossRef]

Laser Phys. Lett. (2)

D. S. Chunaev, T. T. Basiev, V. A. Konushkin, A. G. Papashvili, and A. Y. Karasik, Laser Phys. Lett. 5, 589 (2008).
[CrossRef]

A. A. Kaminskii, R. J. Hemley, J. Lai, C. S. Yan, H. K. Mao, V. G. Ralchenko, H. J. Eichler, and H. Rhee, Laser Phys. Lett. 4, 350 (2007).
[CrossRef]

Microsc. Res. Tech. (1)

J. M. Girkin and G. McConnell, Microsc. Res. Tech. 67, 8 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (1)

F. C. Waldermann, B. J. Sussman, J. Nunn, V. O. Lorenz, K. C. Lee, K. Surmacz, K. H. Lee, D. Jaksch, I. A. Walmsley, P. Spizziri, P. Olivero, and S. Prawer, Phys. Rev. B 78, 155201 (2008).
[CrossRef]

Prog. Quantum Electron. (2)

A. Penzkofer, A. Laubereau, and W. Kaiser, Prog. Quantum Electron. 6, 55 (1979).
[CrossRef]

H. M. Pask, P. Dekker, R. P. Mildren, D. J. Spence, and J. A. Piper, Prog. Quantum Electron. 32, 121 (2008).
[CrossRef]

Science (1)

P. John, Science 292, 1847 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

K. Jamison and H. Schmidt, “Doped diamond laser,” U.S. patent 5,504,767 (April 2, 1996).

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Experimental layout of the synchronously pumped Raman laser.

Fig. 2
Fig. 2

Power output (open squares) and pulse duration (filled squares) of the 573 nm laser output as a function of cavity length. Also shown are the results of the numerical simulation (power—solid line, duration—dashed line).

Fig. 3
Fig. 3

Shapes of the pump (gray dotted) and Stokes (black) pulses before (left plot) and after (right plot) a single transit through the diamond crystal, for Δ x of 900 μ m (top), + 60 μ m (middle), and + 180 μ m (bottom).  

Metrics