Abstract

Flash-lamp style optical pump cavity techniques for side pumping small-diameter laser rods with large-area stacked diode-laser arrays are applied. With a cusp-shaped reflector as a nonimaging concentrator, the light is coupled from the 4.5 cm × 1 cm emitting surface of a microchannel-cooled 660-W cw stacked array to a 4-mm-diameter Nd:YAG rod. With a rod length of 70 mm, 170-W cw output power is reached with an optical efficiency of 26%. The design is insensitive to mechanical distortions and allows for a compact, rugged, close-coupled arrangement without the need for further coupling optics.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).
  2. B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
    [CrossRef]
  3. R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).
  4. R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).
  5. H. Ajer, S. Landrø, G. Rustad, K. Stenersen, Opt. Lett. 17, 1785 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
    [CrossRef]
  7. R. Weber, F. Soan, P. Lädrich, H. P. Weber, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 8 of 1994 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1994), paper CThL3, p. 360.
  8. U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
    [CrossRef]
  9. N. Hodgson, H. Weber, IEEE J. Quantum Electron. 29, 2497 (1993).
    [CrossRef]
  10. W. T. Welford, R. Winston, High Collection Non-imaging Optics (Academic, San Diego, Calif., 1989).
  11. M. Weksler, J. Shwartz, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1222 (1988).
    [CrossRef]
  12. T. Brand, F. Hollinger, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2382, 22 (1995).
  13. W. W. Rigrod, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 377 (1978).
    [CrossRef]
  14. D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
    [CrossRef]
  15. D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, G. Ernst, M. Bode, A. Tünnermann, H. Welling, Opt. Lett. 20, 1148 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]

1995 (2)

1994 (3)

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

1993 (3)

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

N. Hodgson, H. Weber, IEEE J. Quantum Electron. 29, 2497 (1993).
[CrossRef]

1992 (3)

D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
[CrossRef]

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

H. Ajer, S. Landrø, G. Rustad, K. Stenersen, Opt. Lett. 17, 1785 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

1988 (1)

M. Weksler, J. Shwartz, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1222 (1988).
[CrossRef]

1978 (1)

W. W. Rigrod, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 377 (1978).
[CrossRef]

Ajer, H.

Albrecht, G.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Alfrey, A. J.

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

Beach, R.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Benett, W. J.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Bennett, W. J.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

Bode, M.

Brand, T.

T. Brand, F. Hollinger, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2382, 22 (1995).

Burnham, R.

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

Byer, R. L.

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

Ciarlo, D.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

Comaskey, B. J.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

DiBiase, D.

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

Dinerman, B. J.

D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
[CrossRef]

Emanuel, M.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

Ernst, G.

Flood, C. J.

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

Freitas, B. L.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Golla, D.

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, G. Ernst, M. Bode, A. Tünnermann, H. Welling, Opt. Lett. 20, 1148 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

Greiner, U. J.

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

Gustafson, E. K.

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

Hodgson, N.

N. Hodgson, H. Weber, IEEE J. Quantum Electron. 29, 2497 (1993).
[CrossRef]

Hollinger, F.

T. Brand, F. Hollinger, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2382, 22 (1995).

Kingenberg, H. H.

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

Knoke, S.

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, G. Ernst, M. Bode, A. Tünnermann, H. Welling, Opt. Lett. 20, 1148 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

Koechner, W.

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

Lädrich, P.

R. Weber, F. Soan, P. Lädrich, H. P. Weber, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 8 of 1994 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1994), paper CThL3, p. 360.

Landrø, S.

Le, K.

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

Martinsen, R.

D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
[CrossRef]

Merrill, T. C.

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

Mundinger, D.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Petty, C.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Rigrod, W. W.

W. W. Rigrod, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 377 (1978).
[CrossRef]

Rines, D. M.

D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
[CrossRef]

Rustad, G.

Schmidt, H.

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

Schöne, W.

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, G. Ernst, M. Bode, A. Tünnermann, H. Welling, Opt. Lett. 20, 1148 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

Shine, R. J.

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

Shwartz, J.

M. Weksler, J. Shwartz, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1222 (1988).
[CrossRef]

Soan, F.

R. Weber, F. Soan, P. Lädrich, H. P. Weber, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 8 of 1994 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1994), paper CThL3, p. 360.

Solarz, R.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

Solarz, R. W.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Stenersen, K.

Sutton, S.

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

Tünnermann, A.

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, G. Ernst, M. Bode, A. Tünnermann, H. Welling, Opt. Lett. 20, 1148 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

van Driel, H. M.

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

VanLue, D.

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

Walker, D. R.

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

Weber, H.

N. Hodgson, H. Weber, IEEE J. Quantum Electron. 29, 2497 (1993).
[CrossRef]

Weber, H. P.

R. Weber, F. Soan, P. Lädrich, H. P. Weber, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 8 of 1994 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1994), paper CThL3, p. 360.

Weber, R.

R. Weber, F. Soan, P. Lädrich, H. P. Weber, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 8 of 1994 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1994), paper CThL3, p. 360.

Weksler, M.

M. Weksler, J. Shwartz, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1222 (1988).
[CrossRef]

Welford, D.

D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
[CrossRef]

Welford, W. T.

W. T. Welford, R. Winston, High Collection Non-imaging Optics (Academic, San Diego, Calif., 1989).

Welling, H.

Winston, R.

W. T. Welford, R. Winston, High Collection Non-imaging Optics (Academic, San Diego, Calif., 1989).

Witt, G.

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

Appl. Phys. B (2)

U. J. Greiner, H. H. Kingenberg, D. R. Walker, C. J. Flood, H. M. van Driel, Appl. Phys. B 58, 393 (1994).
[CrossRef]

D. Golla, S. Knoke, W. Schöne, A. Tünnermann, H. Schmidt, Appl. Phys. B 58, 389 (1994).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (5)

M. Weksler, J. Shwartz, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1222 (1988).
[CrossRef]

N. Hodgson, H. Weber, IEEE J. Quantum Electron. 29, 2497 (1993).
[CrossRef]

D. Welford, D. M. Rines, B. J. Dinerman, R. Martinsen, IEEE J. Quantum Electron. 28, 1075 (1992).
[CrossRef]

B. J. Comaskey, R. Beach, G. Albrecht, W. J. Benett, B. L. Freitas, C. Petty, D. VanLue, D. Mundinger, R. W. Solarz, IEEE J. Quantum Electron. 28, 992 (1992).
[CrossRef]

W. W. Rigrod, IEEE J. Quantum Electron. QE-14, 377 (1978).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. (4)

R. J. Shine, T. C. Merrill, A. J. Alfrey, E. K. Gustafson, R. L. Byer, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 17 (1993).

R. Burnham, G. Witt, D. DiBiase, K. Le, W. Koechner, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2206, 489 (1994).

T. Brand, F. Hollinger, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2382, 22 (1995).

W. J. Bennett, B. L. Freitas, D. Ciarlo, R. Beach, S. Sutton, M. Emanuel, R. Solarz, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1865, 144 (1993).

Other (2)

R. Weber, F. Soan, P. Lädrich, H. P. Weber, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol. 8 of 1994 OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1994), paper CThL3, p. 360.

W. T. Welford, R. Winston, High Collection Non-imaging Optics (Academic, San Diego, Calif., 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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Experimental setup of the laser rod, diode stack, and reflector.

Fig. 2
Fig. 2

Calculated absorbed power distribution in a 4-mm-diameter 1.1 at.% Nd:YAG rod, λ = 812 nm. The diode output power is incident from the right.

Fig. 3
Fig. 3

Multimode output power characteristic from the diode-pumped cw rod laser.

Fig. 4
Fig. 4

Average output power at 20-kHz repetition rate versus optical pump power. Also shown is the cw output power with a passive acousto-optic modulator inside the resonator.

Metrics