Abstract

A compact surface-discharge laser system has been developed and applied to optically pumping the bound → free XeF (CA) transition that lases in the blue-green (475–490-nm) and the 2P1/22P3/2 transition of atomic iodine at 1.315 μm. Employing no high voltage or current switches and occupying only ~1 m2 of table space, this device has an active length of ~50 cm and at present dissipates >8 MW/cm of surface discharge for a stored energy of 2.5 kJ. With 5% output coupling at 485 nm, energies of >50 mJ are obtained on the XeF (CA) transition in 1.5-μs (FWHM) pulses. The spectrum of the untuned oscillator is virtually free of absorption features and has a width of ~15 nm (FWHM). Pulse energies exceeding 0.7 J have been obtained for iodine at 1.3 μm with an output coupling of only 10%.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. E. Sharp, Th. Hofmann, C. B. Dane, W. L. Wilson, F. K. Tittel, P. J. Wisoff, Opt. Lett. 15, 1461 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. L. D. Mikheev, preprint 125 (P. N. Lebedev Physical Institute, Moscow, 1991).
  3. C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
    [CrossRef]
  4. R. Burnham, Appl. Phys. Lett. 35, 48 (1979).
    [CrossRef]
  5. W. E. Ernst, F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 35, 36 (1979).
    [CrossRef]
  6. G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
    [CrossRef]
  7. N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
    [CrossRef]
  8. J. G. Eden, Opt. Lett. 3, 94 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
    [CrossRef]
  10. W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
    [CrossRef]
  11. G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
    [CrossRef]
  12. V. S. Zuev, G. N. Kashnikov, S. B. Mamaev, Sov. J. Quantum Electron. 22, 973 (1992)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 19, 1047 (1992)].
    [CrossRef]
  13. B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

1994

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

1992

V. S. Zuev, G. N. Kashnikov, S. B. Mamaev, Sov. J. Quantum Electron. 22, 973 (1992)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 19, 1047 (1992)].
[CrossRef]

1990

1989

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

1984

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

1979

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
[CrossRef]

R. Burnham, Appl. Phys. Lett. 35, 48 (1979).
[CrossRef]

W. E. Ernst, F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 35, 36 (1979).
[CrossRef]

1978

1977

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

Basov, N. G.

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

Bischel, W. K.

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Burnham, R.

R. Burnham, Appl. Phys. Lett. 35, 48 (1979).
[CrossRef]

Center, R. E.

C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
[CrossRef]

Dane, C. B.

T. E. Sharp, Th. Hofmann, C. B. Dane, W. L. Wilson, F. K. Tittel, P. J. Wisoff, Opt. Lett. 15, 1461 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

Eckstrom, D. J.

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Eden, J. G.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

J. G. Eden, Opt. Lett. 3, 94 (1978).
[CrossRef] [PubMed]

Ernst, W. E.

W. E. Ernst, F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 35, 36 (1979).
[CrossRef]

Fisher, C. H.

C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
[CrossRef]

Fraser, R. D.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

Hill, R. M.

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Hirst, G. J.

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

Hofmann, Th.

Huestis, D. L.

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Kanaev, A. V.

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

Kashnikov, G. N.

V. S. Zuev, G. N. Kashnikov, S. B. Mamaev, Sov. J. Quantum Electron. 22, 973 (1992)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 19, 1047 (1992)].
[CrossRef]

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

Knecht, B. A.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

Kozlov, N. P.

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

Lorents, D. C.

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Mamaev, S. B.

V. S. Zuev, G. N. Kashnikov, S. B. Mamaev, Sov. J. Quantum Electron. 22, 973 (1992)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 19, 1047 (1992)].
[CrossRef]

McDaniel, J. P.

C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
[CrossRef]

Mikheev, L. D.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

L. D. Mikheev, preprint 125 (P. N. Lebedev Physical Institute, Moscow, 1991).

Mullaney, G. J.

C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
[CrossRef]

Nakano, H. H.

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Nighan, W. L.

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

Platonov, V. A.

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

Reznikov, V. A.

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

Sauerbrey, R.

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

Sharp, T. E.

Sorokin, V. A.

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

Stavrovskii, D. B.

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

Tittel, F. K.

T. E. Sharp, Th. Hofmann, C. B. Dane, W. L. Wilson, F. K. Tittel, P. J. Wisoff, Opt. Lett. 15, 1461 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

W. E. Ernst, F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 35, 36 (1979).
[CrossRef]

Wheeler, D. J.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

Wilson, W. L.

T. E. Sharp, Th. Hofmann, C. B. Dane, W. L. Wilson, F. K. Tittel, P. J. Wisoff, Opt. Lett. 15, 1461 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

Wisoff, P. J.

Yalovoi, V. I.

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

Zietkiewicz, C. J.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

Zuev, V. S.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

V. S. Zuev, G. N. Kashnikov, S. B. Mamaev, Sov. J. Quantum Electron. 22, 973 (1992)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 19, 1047 (1992)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

C. H. Fisher, R. E. Center, G. J. Mullaney, J. P. McDaniel, Appl. Phys. Lett. 35, 26 (1979).
[CrossRef]

R. Burnham, Appl. Phys. Lett. 35, 48 (1979).
[CrossRef]

W. E. Ernst, F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 35, 36 (1979).
[CrossRef]

G. J. Hirst, C. B. Dane, W. L. Wilson, R. Sauerbrey, F. K. Tittel, W. L. Nighan, Appl. Phys. Lett. 54, 1851 (1989), and references therein.
[CrossRef]

W. K. Bischel, H. H. Nakano, D. J. Eckstrom, R. M. Hill, D. L. Huestis, D. C. Lorents, Appl. Phys. Lett. 34, 565 (1979); W. K. Bischel, D. J. Eckstrom, H. C. Walker, R. A. Tilton, J. Appl. Phys. 52, 4429 (1981).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng.

B. A. Knecht, R. D. Fraser, D. J. Wheeler, C. J. Zietkiewicz, L. D. Mikheev, V. S. Zuev, J. G. Eden, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 2118, 59 (1994).

Sov. J. Quantum Electron.

G. N. Kashnikov, N. P. Kozlov, V. A. Platonov, V. A. Reznikov, V. A. Sorokin, Sov. J. Quantum Electron. 14, 1422 (1984)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 11, 2129 (1984)].
[CrossRef]

V. S. Zuev, G. N. Kashnikov, S. B. Mamaev, Sov. J. Quantum Electron. 22, 973 (1992)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 19, 1047 (1992)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, A. V. Kanaev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, Sov. J. Quantum Electron. 9, 629 (1979) [Kvantovaya Elektron. (Moscow) 6, 1074 (1979)].
[CrossRef]

N. G. Basov, V. S. Zuev, L. D. Mikheev, D. B. Stavrovskii, V. I. Yalovoi, Sov. J. Quantum Electron. 7, 1401 (1977)[Kvantovaya Elektron. (Moscow) 4, 2453 (1977)].
[CrossRef]

Other

L. D. Mikheev, preprint 125 (P. N. Lebedev Physical Institute, Moscow, 1991).

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

(a) Schematic diagram of the circuitry responsible for triggering the discharge and ballasting the pins. The active length of the present device is ~50 cm, and the charging voltage is 30 kV; (b) side and end-on views of the laser chamber and pin array showing the dielectric and high-voltage and ground feedthroughs.

Fig. 2
Fig. 2

XeF (CA) laser spectrum produced by photodissociation of XeF2 in a 600-Torr Ar/190-Torr N2/6-Torr SF6/~1.5-Torr XeF2 gas mixture with the surface discharge (2.5 kJ of stored energy).

Fig. 3
Fig. 3

Dependence of CA laser output pulse energy on the XeF2 partial pressure for a 600-Torr Ar/190-Torr N2/6-Torr SF6 gas mixture at 300 K.

Fig. 4
Fig. 4

Variation of iodine laser single-pulse energies with the C3F7I partial pressure for a 600-Torr Ar/190-Torr N2/6-Torr SF6 gas mixture. The cavity output coupling was held at 10% for all data shown. The highest single-pulse energy observed was >700 mJ, and the error bars given for two points represent ±1σ in the observed pulse energy, reflecting pulse-to-pulse fluctuations that appear to derive largely from nonuniform mixing of the gas mixture.

Metrics