Abstract

The slope efficiency of the continuous-wave chromium-doped forsterite (Cr:Mg2SiO4) laser has been measured by using four different output mirrors. The maximum slope efficiency of 38% was achieved with an 11% output coupler. The extrapolated limiting slope efficiency in the absence of passive losses is estimated to be 65%. This value corresponds to an intrinsic quantum efficiency of 77%, which is similar to the efficiencies determined for mature tunable solid-state laser systems.

© 1991 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
    [CrossRef]
  2. V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 27, 4162 (1988).
    [CrossRef]
  3. V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
    [CrossRef]
  4. H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
    [CrossRef]
  5. V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Opt. Lett. 14, 612 (1989).
    [CrossRef]
  6. V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 28, 1609 (1989).
    [CrossRef]
  7. V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).
  8. V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 77–84.
  9. H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, A. Pinto, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 85–92.
  10. V. Petričević, A. Seas, R. R. Alfano, in Advanced Solid-State Lasers, Vol. 6 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 73.
  11. J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
    [CrossRef]
  12. H. G. Danielmeyer, in Lasers, A. K. Levine, A. De Maria, eds. (Dekker, New York, 1975), Vol. IV.
  13. H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
    [CrossRef]
  14. L. L. Chase, S. A. Payne, Opt. Photon. News 1(8), 16 (1990).
    [CrossRef]
  15. H. R. Verdun, A. Pinto, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 1499 (1990); presented at the Sixth Interdisciplinary Laser Science Conference, Minneapolis, Minn., September 16–19, 1990.

1990 (3)

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

L. L. Chase, S. A. Payne, Opt. Photon. News 1(8), 16 (1990).
[CrossRef]

H. R. Verdun, A. Pinto, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 1499 (1990); presented at the Sixth Interdisciplinary Laser Science Conference, Minneapolis, Minn., September 16–19, 1990.

1989 (2)

1988 (5)

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 27, 4162 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

1972 (1)

H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
[CrossRef]

Alfano, R. R.

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Opt. Lett. 14, 612 (1989).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 28, 1609 (1989).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 27, 4162 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 77–84.

V. Petričević, A. Seas, R. R. Alfano, in Advanced Solid-State Lasers, Vol. 6 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 73.

Andrauskas, D. M.

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, A. Pinto, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 85–92.

Anzai, H.

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

Barishevskii, V. G.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Caird, J. A.

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

Chase, L. L.

L. L. Chase, S. A. Payne, Opt. Photon. News 1(8), 16 (1990).
[CrossRef]

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

Danielmeyer, H. G.

H. G. Danielmeyer, in Lasers, A. K. Levine, A. De Maria, eds. (Dekker, New York, 1975), Vol. IV.

Dienes, A.

H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
[CrossRef]

Gayen, S. K.

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Opt. Lett. 14, 612 (1989).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 28, 1609 (1989).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 27, 4162 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 77–84.

Ippen, E. P.

H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
[CrossRef]

Kimaev, A. E.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Kogelnik, H. W.

H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
[CrossRef]

Korzhik, M. V.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Krupke, W. F.

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

Livshitz, M. G.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

McCollum, T.

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

Meilman, M. L.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Minkov, B. I.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Pavlenko, V. B.

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Payne, S. A.

L. L. Chase, S. A. Payne, Opt. Photon. News 1(8), 16 (1990).
[CrossRef]

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

Petricevic, V.

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Opt. Lett. 14, 612 (1989).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 28, 1609 (1989).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Opt. 27, 4162 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 77–84.

V. Petričević, A. Seas, R. R. Alfano, in Advanced Solid-State Lasers, Vol. 6 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 73.

Pinto, A.

H. R. Verdun, A. Pinto, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 1499 (1990); presented at the Sixth Interdisciplinary Laser Science Conference, Minneapolis, Minn., September 16–19, 1990.

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, A. Pinto, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 85–92.

Ramponi, A. J.

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

Seas, A.

V. Petričević, A. Seas, R. R. Alfano, in Advanced Solid-State Lasers, Vol. 6 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 73.

Shank, C. V.

H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
[CrossRef]

Staver, P. R.

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

Thomas, L. M.

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, A. Pinto, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 85–92.

Verdun, H. R.

H. R. Verdun, A. Pinto, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 1499 (1990); presented at the Sixth Interdisciplinary Laser Science Conference, Minneapolis, Minn., September 16–19, 1990.

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, A. Pinto, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 85–92.

Yamagishi, K.

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

Yamaguchi, Y.

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

Appl. Opt. (2)

Appl. Phys. Lett. (3)

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, Appl. Phys. Lett. 53, 2590 (1988).
[CrossRef]

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, T. McCollum, A. Pinto, Appl. Phys. Lett. 53, 2593 (1988).
[CrossRef]

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K. Yamagishi, H. Anzai, Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
[CrossRef]

Bull. Am. Phys. Soc. (1)

H. R. Verdun, A. Pinto, Bull. Am. Phys. Soc. 35, 1499 (1990); presented at the Sixth Interdisciplinary Laser Science Conference, Minneapolis, Minn., September 16–19, 1990.

IEEE J. Quantum Electron. (2)

J. A. Caird, S. A. Payne, P. R. Staver, A. J. Ramponi, L. L. Chase, W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1077 (1988).
[CrossRef]

H. W. Kogelnik, E. P. Ippen, A. Dienes, C. V. Shank, IEEE J. Quantum Electron. QE-8, 373 (1972).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Opt. Photon. News (1)

L. L. Chase, S. A. Payne, Opt. Photon. News 1(8), 16 (1990).
[CrossRef]

Zh. Prikl. Spectrosk. (1)

V. G. Barishevskii, M. V. Korzhik, A. E. Kimaev, M. G. Livshitz, V. B. Pavlenko, M. L. Meilman, B. I. Minkov, Zh. Prikl. Spectrosk. 53, 7 (1990).

Other (4)

V. Petričević, S. K. Gayen, R. R. Alfano, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 77–84.

H. R. Verdun, L. M. Thomas, D. M. Andrauskas, A. Pinto, in Tunable Solid-State Lasers, Vol. 5 of OSA Proceeding Series, M. L. Shand, H. P. Jenssen, eds. (Optical Society of America, Washington, D.C., 1989), pp. 85–92.

V. Petričević, A. Seas, R. R. Alfano, in Advanced Solid-State Lasers, Vol. 6 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1991), p. 73.

H. G. Danielmeyer, in Lasers, A. K. Levine, A. De Maria, eds. (Dekker, New York, 1975), Vol. IV.

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

Schematic diagram of the experimental arrangement for measuring the limiting slope efficiency of the Cr:forsterite laser. C, light chopper; F1, variable neutral-density filter; L, focusing lens; M1, 5-cm-radius back mirror; M2, 10-cm-radius folding mirror; Mo, output mirror; S, sample; F2, 1064-nm cutoff filter, Cr:forsterite laser emission-transmitting filter; PM, power meter.

Fig. 2
Fig. 2

Inverse slope efficiency 1/ηs as a function of inverse output coupling 1/T for cw Nd:YAG-pumped cw Cr:Mg2SiO4 laser. A 10% uncertainty in the measured slope efficiencies was assumed. Extrapolating the data, we obtain a limiting slope efficiency of η0 > 65%.

Fig. 3
Fig. 3

Fluorescence spectrum for 1064-nm excitation and the infrared absorption spectrum of chromium-doped forsterite (solid curve) and the effective gain cross section (triangles and dashed curve). The dotted–dashed curve shows the expected gain when there is no ESA.

Tables (2)

Tables Icon

Table 1 Slope Efficiency and Threshold of Continuous-Wave Cr:Mg2SiO4 Laser for Various Output Couplers

Tables Icon

Table 2 Estimates of Gain Cross Section from Different Measurements

Equations (4)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

η s = ( λ P / λ L ) [ T / ( L + T ) ] ,
η s - 1 = η 0 - 1 ( 1 + L T - 1 ) ,
η 0 = η P ( λ P / λ L ) ( σ EFF / σ E ) .
σ EFF = σ E - σ ESA ,

Metrics