Abstract

Degenerate four-wave mixing in the saturable gain of a flash-lamp-pumped Nd:YAG amplifier has been investigated. Three different geometries are examined in which the probe beam experiences (a) one pass, (b) two passes, and (c) four passes of the four-wave interaction region. It is found that multipassing the gain medium has a dramatic effect on the efficiency of the process, with a phase-conjugate reflectivity of 2500 and a conjugate energy extraction efficiency of greater than 200% demonstrated.

© 1992 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. I. Moses, F. Y. Wu, Opt. Lett. 5, 2 (1980).
    [CrossRef]
  2. J. O. Tocho, W. Sibbett, D. J. Bradley, Opt. Commun. 34, 1 (1980).
    [CrossRef]
  3. S. A. Boothroyd, C. Grey Morgan, J. Phys. D 16, L165 (1983).
    [CrossRef]
  4. H. Fujiwara, K. Nakagawa, J. Opt. Soc. Am. B 4, 2 (1987).
    [CrossRef]
  5. R. L. Abrams, R. C. Lind, Opt. Lett. 2, 4 (1978).
    [CrossRef]
  6. Y. Silberberg, I. Bar-Joseph, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 9 (1981).
  7. R. G. Caro, M. C. Gower, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 9 (1982).
  8. M. T. Gruneisen, A. L. Gaeta, R. W. Boyd, J. Opt. Soc. Am. B 2, 7 (1985).
    [CrossRef]
  9. A. L. Gaeta, M. T. Gruneisen, R. W. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 7 (1986).
  10. A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
    [CrossRef]
  11. V. V. Kabanov, A. S. Rubanov, Sov. Tech. Phys. Lett. 8, 1 (1982).
  12. J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 11 (1982).
  13. J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).
  14. J. L. Walsh, J. Reintjes, Opt. Commun. 48, 3 (1983).
    [CrossRef]
  15. J. C. Diels, I. C. McMichael, H. Vanherzeele, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 7 (1984).
  16. A. Tomita, Appl. Phys. Lett. 34, 1 (1979).
    [CrossRef]
  17. S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
    [CrossRef]
  18. I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
    [CrossRef]
  19. L. M. Frantz, J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
    [CrossRef]
  20. O. Svelto, Principles of Lasers, 3rd ed. (Plenum, New York, 1989), p. 291.
  21. S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
    [CrossRef]

1988 (1)

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

1987 (1)

H. Fujiwara, K. Nakagawa, J. Opt. Soc. Am. B 4, 2 (1987).
[CrossRef]

1986 (4)

S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

A. L. Gaeta, M. T. Gruneisen, R. W. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 7 (1986).

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

1985 (1)

1984 (1)

J. C. Diels, I. C. McMichael, H. Vanherzeele, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 7 (1984).

1983 (3)

J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).

J. L. Walsh, J. Reintjes, Opt. Commun. 48, 3 (1983).
[CrossRef]

S. A. Boothroyd, C. Grey Morgan, J. Phys. D 16, L165 (1983).
[CrossRef]

1982 (3)

R. G. Caro, M. C. Gower, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 9 (1982).

V. V. Kabanov, A. S. Rubanov, Sov. Tech. Phys. Lett. 8, 1 (1982).

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 11 (1982).

1981 (1)

Y. Silberberg, I. Bar-Joseph, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 9 (1981).

1980 (2)

E. I. Moses, F. Y. Wu, Opt. Lett. 5, 2 (1980).
[CrossRef]

J. O. Tocho, W. Sibbett, D. J. Bradley, Opt. Commun. 34, 1 (1980).
[CrossRef]

1979 (1)

A. Tomita, Appl. Phys. Lett. 34, 1 (1979).
[CrossRef]

1978 (1)

1963 (1)

L. M. Frantz, J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
[CrossRef]

Abrams, R. L.

Bar-Joseph, I.

Y. Silberberg, I. Bar-Joseph, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 9 (1981).

Bel’dyugin, I. M.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Betin, A. A.

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

Boothroyd, S. A.

S. A. Boothroyd, C. Grey Morgan, J. Phys. D 16, L165 (1983).
[CrossRef]

Boyd, R. W.

A. L. Gaeta, M. T. Gruneisen, R. W. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 7 (1986).

M. T. Gruneisen, A. L. Gaeta, R. W. Boyd, J. Opt. Soc. Am. B 2, 7 (1985).
[CrossRef]

Bradley, D. J.

J. O. Tocho, W. Sibbett, D. J. Bradley, Opt. Commun. 34, 1 (1980).
[CrossRef]

Caro, R. G.

R. G. Caro, M. C. Gower, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 9 (1982).

Diels, J. C.

J. C. Diels, I. C. McMichael, H. Vanherzeele, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 7 (1984).

Djeu, N.

J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).

Dutton, T. E.

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

Dyatlov, A. I.

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

Frantz, L. M.

L. M. Frantz, J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
[CrossRef]

Fujiwara, H.

H. Fujiwara, K. Nakagawa, J. Opt. Soc. Am. B 4, 2 (1987).
[CrossRef]

Gaeta, A. L.

A. L. Gaeta, M. T. Gruneisen, R. W. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 7 (1986).

M. T. Gruneisen, A. L. Gaeta, R. W. Boyd, J. Opt. Soc. Am. B 2, 7 (1985).
[CrossRef]

Gower, M. C.

R. G. Caro, M. C. Gower, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 9 (1982).

Grey Morgan, C.

S. A. Boothroyd, C. Grey Morgan, J. Phys. D 16, L165 (1983).
[CrossRef]

Gruneisen, M. T.

A. L. Gaeta, M. T. Gruneisen, R. W. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 7 (1986).

M. T. Gruneisen, A. L. Gaeta, R. W. Boyd, J. Opt. Soc. Am. B 2, 7 (1985).
[CrossRef]

Hutchinson, J. A.

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

Kabanov, V. V.

V. V. Kabanov, A. S. Rubanov, Sov. Tech. Phys. Lett. 8, 1 (1982).

Kireev, S. E.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Kulagina, S. N.

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

Lind, R. C.

McMichael, I. C.

J. C. Diels, I. C. McMichael, H. Vanherzeele, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 7 (1984).

Milovskii, N. D.

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

Moses, E. I.

E. I. Moses, F. Y. Wu, Opt. Lett. 5, 2 (1980).
[CrossRef]

Nakagawa, K.

H. Fujiwara, K. Nakagawa, J. Opt. Soc. Am. B 4, 2 (1987).
[CrossRef]

Nodvik, J. S.

L. M. Frantz, J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
[CrossRef]

Odintsov, A. I.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Palumbo, L. J.

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 11 (1982).

Reintjes, J.

J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).

J. L. Walsh, J. Reintjes, Opt. Commun. 48, 3 (1983).
[CrossRef]

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 11 (1982).

Rentzepis, P. M.

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

Rubanov, A. S.

V. V. Kabanov, A. S. Rubanov, Sov. Tech. Phys. Lett. 8, 1 (1982).

Saltiel, S. M.

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

Sibbett, W.

J. O. Tocho, W. Sibbett, D. J. Bradley, Opt. Commun. 34, 1 (1980).
[CrossRef]

Silberberg, Y.

Y. Silberberg, I. Bar-Joseph, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 9 (1981).

Svelto, O.

O. Svelto, Principles of Lasers, 3rd ed. (Plenum, New York, 1989), p. 291.

Tocho, J. O.

J. O. Tocho, W. Sibbett, D. J. Bradley, Opt. Commun. 34, 1 (1980).
[CrossRef]

Tomita, A.

A. Tomita, Appl. Phys. Lett. 34, 1 (1979).
[CrossRef]

Turkin, N. G.

S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Van Wontergheim, B.

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

Vanherzeele, H.

J. C. Diels, I. C. McMichael, H. Vanherzeele, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 7 (1984).

Walsh, J. L.

J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).

J. L. Walsh, J. Reintjes, Opt. Commun. 48, 3 (1983).
[CrossRef]

Wexler, B. L.

J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).

Wu, F. Y.

E. I. Moses, F. Y. Wu, Opt. Lett. 5, 2 (1980).
[CrossRef]

Yu Rusov, N.

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

Yukunin, V. P.

S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Zolotarev, M. V.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

A. Tomita, Appl. Phys. Lett. 34, 1 (1979).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (6)

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 11 (1982).

J. C. Diels, I. C. McMichael, H. Vanherzeele, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 7 (1984).

Y. Silberberg, I. Bar-Joseph, IEEE J. Quantum Electron. QE-17, 9 (1981).

R. G. Caro, M. C. Gower, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 9 (1982).

A. L. Gaeta, M. T. Gruneisen, R. W. Boyd, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 7 (1986).

S. M. Saltiel, B. Van Wontergheim, T. E. Dutton, J. A. Hutchinson, P. M. Rentzepis, IEEE J. Quantum Electron. 24, 11 (1988).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

L. M. Frantz, J. S. Nodvik, J. Appl. Phys. 34, 2346 (1963).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

J. Phys. Colloq. (1)

J. Reintjes, B. L. Wexler, N. Djeu, J. L. Walsh, J. Phys. Colloq. C2, 27 (1983).

J. Phys. D (1)

S. A. Boothroyd, C. Grey Morgan, J. Phys. D 16, L165 (1983).
[CrossRef]

Opt. Commun. (2)

J. L. Walsh, J. Reintjes, Opt. Commun. 48, 3 (1983).
[CrossRef]

J. O. Tocho, W. Sibbett, D. J. Bradley, Opt. Commun. 34, 1 (1980).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

E. I. Moses, F. Y. Wu, Opt. Lett. 5, 2 (1980).
[CrossRef]

R. L. Abrams, R. C. Lind, Opt. Lett. 2, 4 (1978).
[CrossRef]

Sov. J. Quantum Electron. (3)

A. A. Betin, A. I. Dyatlov, S. N. Kulagina, N. D. Milovskii, N. Yu Rusov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 10 (1986).
[CrossRef]

S. E. Kireev, A. I. Odintsov, N. G. Turkin, V. P. Yukunin, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 4 (1986).
[CrossRef]

Sov. Tech. Phys. Lett. (1)

V. V. Kabanov, A. S. Rubanov, Sov. Tech. Phys. Lett. 8, 1 (1982).

Other (1)

O. Svelto, Principles of Lasers, 3rd ed. (Plenum, New York, 1989), p. 291.

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Single-pass geometry for DFWM.

Fig. 2
Fig. 2

Measured energy reflectivity (R) versus normalized forward pump-beam energy for the single-pass geometry.

Fig. 3
Fig. 3

Schematic of the two-pass (four-pass) geometry for DFWM.

Fig. 4
Fig. 4

Experimental energy reflectivity (R) against pump energy (normalized) for the two-pass geometry.

Fig. 5
Fig. 5

Experimental energy reflectivity (R) versus normalized pump energy for the four-pass geometry showing data for three different values of normalized probe energy.

Equations (2)

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

η = E conj E prob + E pump ,
η = R 1 + ( A pump / A prob ) ( U pump / U prob ) .

Metrics