Abstract

We describe the operation of a self-starting Nd:YAG laser oscillator incorporating a design in which laser oscillation occurs by means of diffraction from spontaneously generated three-dimensional gain gratings produced by spatial hole burning in the Nd:YAG amplifier. The transient onset and spectral selectivity of the gain gratings produce an output with energy of 600 mJ in a 10-ns single-longitudinal-mode pulse at 10 Hz. The self-adaptation of the gain gratings produces compensation of intracavity phase distortion. A transient numerical modeling of the nonlinear resonator gives good agreement with the experimental system and also provides insight into the temporal dynamics of the gain grating.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 102, 288 (1993).
    [Crossref]
  2. J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1934 (1982).
    [Crossref]
  3. M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 17, 1331 (1992).
    [Crossref] [PubMed]
  4. V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).
  5. M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 19, 34 (1994).
    [Crossref] [PubMed]
  6. R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 110, 152 (1994).
    [Crossref]
  7. I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
    [Crossref]
  8. I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
    [Crossref]
  9. A. A. Zozulya, IEEE J. Quantum Electron. 29, 538 (1993).
    [Crossref]
  10. A. Brignon, J. P. Huignard, IEEE J. Quantum Electron. 30, 2203 (1994).
    [Crossref]
  11. K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
    [Crossref]
  12. J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
    [Crossref]

1994 (4)

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 110, 152 (1994).
[Crossref]

A. Brignon, J. P. Huignard, IEEE J. Quantum Electron. 30, 2203 (1994).
[Crossref]

K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
[Crossref]

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 19, 34 (1994).
[Crossref] [PubMed]

1993 (2)

A. A. Zozulya, IEEE J. Quantum Electron. 29, 538 (1993).
[Crossref]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 102, 288 (1993).
[Crossref]

1992 (1)

1989 (1)

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

1988 (1)

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

1986 (1)

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
[Crossref]

1982 (1)

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1934 (1982).
[Crossref]

1979 (1)

J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
[Crossref]

Auyeung, J.

J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
[Crossref]

Bel’dyugin, I. M.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
[Crossref]

Berenberg, V. A.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Brignon, A.

A. Brignon, J. P. Huignard, IEEE J. Quantum Electron. 30, 2203 (1994).
[Crossref]

Crofts, G. J.

K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
[Crossref]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 110, 152 (1994).
[Crossref]

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 19, 34 (1994).
[Crossref] [PubMed]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 102, 288 (1993).
[Crossref]

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 17, 1331 (1992).
[Crossref] [PubMed]

Damzen, M. J.

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 19, 34 (1994).
[Crossref] [PubMed]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 110, 152 (1994).
[Crossref]

K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
[Crossref]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 102, 288 (1993).
[Crossref]

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 17, 1331 (1992).
[Crossref] [PubMed]

Fekete, D.

J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
[Crossref]

Green, R. P. M.

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 110, 152 (1994).
[Crossref]

K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
[Crossref]

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 19, 34 (1994).
[Crossref] [PubMed]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 102, 288 (1993).
[Crossref]

M. J. Damzen, R. P. M. Green, G. J. Crofts, Opt. Lett. 17, 1331 (1992).
[Crossref] [PubMed]

Huignard, J. P.

A. Brignon, J. P. Huignard, IEEE J. Quantum Electron. 30, 2203 (1994).
[Crossref]

Kharchenko, M. A.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Kireev, S. E.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
[Crossref]

Mochalov, I. V.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Odintsov, A. I.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
[Crossref]

Palumbo, L. J.

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1934 (1982).
[Crossref]

Pepper, D. M.

J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
[Crossref]

Petnikova, V. M.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

Petrovskii, G. T.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Reintjes, J.

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1934 (1982).
[Crossref]

Shuvalov, V. V.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Syed, K. S.

K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
[Crossref]

Vasil’ev, A. E.

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

Vasilev, A. E.

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Yariv, A.

J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
[Crossref]

Zolotarev, M. V.

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
[Crossref]

Zozulya, A. A.

A. A. Zozulya, IEEE J. Quantum Electron. 29, 538 (1993).
[Crossref]

IEEE J. Quantum Electron. (4)

J. Reintjes, L. J. Palumbo, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1934 (1982).
[Crossref]

A. A. Zozulya, IEEE J. Quantum Electron. 29, 538 (1993).
[Crossref]

A. Brignon, J. P. Huignard, IEEE J. Quantum Electron. 30, 2203 (1994).
[Crossref]

J. Auyeung, D. Fekete, D. M. Pepper, A. Yariv, IEEE J. Quantum Electron. QE-15, 1180 (1979).
[Crossref]

Opt. Commun. (3)

K. S. Syed, R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 112, 175 (1994).
[Crossref]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 110, 152 (1994).
[Crossref]

R. P. M. Green, G. J. Crofts, M. J. Damzen, Opt. Commun. 102, 288 (1993).
[Crossref]

Opt. Lett. (2)

Opt. Spectrosc. (1)

V. A. Berenberg, A. E. Vasilev, I. V. Mochalov, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Opt. Spectrosc. (USSR) 65, 302 (1988).

Sov. J. Quantum Electron. (2)

I. M. Bel’dyugin, M. V. Zolotarev, S. E. Kireev, A. I. Odintsov, Sov. J. Quantum Electron. 16, 535 (1986).
[Crossref]

I. M. Bel’dyugin, V. A. Berenberg, A. E. Vasil’ev, I. V. Mochalov, V. M. Petnikova, G. T. Petrovskii, M. A. Kharchenko, V. V. Shuvalov, Sov. J. Quantum Electron. 19, 740 (1989).
[Crossref]

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 self-adaptive gain-grating solid-state laser oscillator.

Fig. 2
Fig. 2

Temporal form of the output pulse from the self-adaptive laser oscillator.

Fig. 3
Fig. 3

Transient numerical simulation of the gain-grating laser oscillator, showing the temporal variation of output intensity (solid curve) and gain-grating diffraction efficiency (dashed curve).

Equations (8)

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

( z + n c t ) A 1 ( z , t ) = + γ ( z , t ) A 1 ( z , t ) - κ ( z , t ) A 3 ( z , t ) ,
( z - n c t ) A 2 ( z , t ) = - γ ( z , t ) A 2 ( z , t ) + κ ( z , t ) A 4 ( z , t ) ,
( z + n c t ) A 3 ( z , t ) = + γ ( z , t ) A 3 ( z , t ) - κ ( z , t ) A 1 ( z , t ) ,
( z - n c t ) A 4 ( z , t ) = - γ ( z , t ) A 4 ( z , t ) + κ ( z , t ) A 2 ( z , t ) ,
γ ( z , t ) = α 0 e - σ I 0 ( ρ ) ,
κ ( z , t ) = α 0 e - σ I 1 ( ρ ) ,
σ ( z , t ) = 0 t j = 1 4 A j ( z , t ) 2 U s d t ,
ρ ( z , t ) = 0 t 2 U s [ A 1 A 3 + A 2 A 4 ] d t .

Metrics