Abstract

We report the laser performance of a low-propagation-loss neodymium-doped Gd3Ga5O12 (Nd:GGG) waveguide fabricated by pulsed-laser deposition. An 8-µm-thick crystalline Nd:GGG film grown upon an undoped Y3Al5O12 substrate lases at 1.060 and 1.062  µm when pumped by a Ti:sapphire laser operating at 740 or 808  nm. Using a 2.2% output coupler, we observed a 1060-nm laser threshold of 4  mW and a slope efficiency of 20%. Laser action was also achieved, for what we believe is the first time in Nd:GGG, on the quasi-three-level 937-nm transition. With a 2% output coupler at this wavelength a laser threshold of 17  mW and a 20% slope efficiency were obtained. This demonstration of low propagation loss combined with the fact that these waveguides have a very high numerical aperture (0.75) makes pulsed-laser-deposited thin films attractive for high-power diode-pumped devices.

© 1997 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. K. Hubler, Mater. Res. Bull. 17, 26 (1992).
    [CrossRef]
  2. D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
    [CrossRef]
  3. A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.
  4. M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
    [CrossRef]
  5. S. Zhu, Y. Zhu, J. Liu, Z. Zhang, H. Shu, J. Hong, C. Ge, and Z. Lin, Opt. Lett. 20, 291 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
    [CrossRef]
  7. S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
    [CrossRef]
  8. S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
    [CrossRef]
  10. J. Geusic, H. M. Marcos, and L. G. Van Uitert, Appl. Phys. Lett. 4, 182 (1964).
    [CrossRef]
  11. Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).
  12. B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
    [CrossRef]
  13. N. A. Vainos, S. Mailis, S. Pissadakis, L. Boutsikaris, P. Dainty, Ph. Parmitter, and T. J. Hall, Appl. Opt. 35, 6304 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]

1996 (4)

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
[CrossRef]

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

N. A. Vainos, S. Mailis, S. Pissadakis, L. Boutsikaris, P. Dainty, Ph. Parmitter, and T. J. Hall, Appl. Opt. 35, 6304 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

1995 (2)

B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
[CrossRef]

S. Zhu, Y. Zhu, J. Liu, Z. Zhang, H. Shu, J. Hong, C. Ge, and Z. Lin, Opt. Lett. 20, 291 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1994 (1)

F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
[CrossRef]

1992 (2)

1991 (1)

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

1974 (1)

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

1964 (1)

J. Geusic, H. M. Marcos, and L. G. Van Uitert, Appl. Phys. Lett. 4, 182 (1964).
[CrossRef]

Albrecht, G. F.

B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
[CrossRef]

Anderson, A. A.

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Bagdasarov, Kh.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Beach, R. J.

B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
[CrossRef]

Bogomolova, G. A.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Boutsikaris, L.

Chandler, P. J.

S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Comaskey, B.

B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
[CrossRef]

Dainty, P.

Eason, R. W.

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Ezaki, M.

M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
[CrossRef]

Field, S. J.

S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Fotakis, C.

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Fukuda, S.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Ge, C.

Geusic, J.

J. Geusic, H. M. Marcos, and L. G. Van Uitert, Appl. Phys. Lett. 4, 182 (1964).
[CrossRef]

Gill, D. S.

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

Gritsenko, M. M.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Grivas, C.

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Hall, T. J.

Hanna, C. D.

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Hanna, D. C.

Hickey, L. M. B.

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Hong, J.

Hubler, G. K.

G. K. Hubler, Mater. Res. Bull. 17, 26 (1992).
[CrossRef]

Jelinek, M.

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Kaminskii, A. A.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Katoh, Y.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Kevorkov, A. M.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Kumagai, H.

M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
[CrossRef]

Lane, D.

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Large, A. C.

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Lin, Z.

Liu, J.

Mailis, S.

Marcos, H. M.

J. Geusic, H. M. Marcos, and L. G. Van Uitert, Appl. Phys. Lett. 4, 182 (1964).
[CrossRef]

McKee, R. A.

F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
[CrossRef]

Moran, B. D.

B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
[CrossRef]

Obara, M.

M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
[CrossRef]

Parmitter, Ph.

Pissadakis, S.

Prokhorov, A. M.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Rogers, K.

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

Ryuoh, T.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Sarkisov, S. E.

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Shepherd, D. P.

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Shimokozono, M.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Shu, H.

Sugimoto, N.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Tanno, M.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Tate, A.

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

Townsend, P. D.

S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Toyoda, K.

M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
[CrossRef]

Tropper, A. C.

S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Vainos, N. A.

Van Uitert, L. G.

J. Geusic, H. M. Marcos, and L. G. Van Uitert, Appl. Phys. Lett. 4, 182 (1964).
[CrossRef]

Walker, F. J.

F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
[CrossRef]

Warburton, T. J.

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

Yen, H.

F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
[CrossRef]

Zelmon, D. E.

F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
[CrossRef]

Zhang, L.

S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Lett. 17, 52 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Zhang, Z.

Zhu, S.

Zhu, Y.

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (5)

D. S. Gill, A. A. Anderson, R. W. Eason, T. J. Warburton, and D. P. Shepherd, Appl. Phys. Lett. 69, 10 (1996).
[CrossRef]

M. Ezaki, M. Obara, H. Kumagai, and K. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 69, 2977 (1996).
[CrossRef]

F. J. Walker, R. A. McKee, H. Yen, and D. E. Zelmon, Appl. Phys. Lett. 65, 1495 (1994).
[CrossRef]

M. Shimokozono, N. Sugimoto, A. Tate, Y. Katoh, M. Tanno, S. Fukuda, and T. Ryuoh, Appl. Phys. Lett. 68, 2177 (1996).
[CrossRef]

J. Geusic, H. M. Marcos, and L. G. Van Uitert, Appl. Phys. Lett. 4, 182 (1964).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

B. Comaskey, B. D. Moran, G. F. Albrecht, and R. J. Beach, IEEE J. Quantum Electron. 31, 1261 (1995).
[CrossRef]

Mater. Res. Bull. (1)

G. K. Hubler, Mater. Res. Bull. 17, 26 (1992).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

S. J. Field, C. D. Hanna, A. C. Large, D. P. Shepherd, A. C. Tropper, P. J. Chandler, P. D. Townsend, and L. Zhang, Opt. Commun. 86, 161 (1991).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Sov. Phys. Dokl. (1)

Kh. Bagdasarov, G. A. Bogomolova, M. M. Gritsenko, A. A. Kaminskii, A. M. Kevorkov, A. M. Prokhorov, and S. E. Sarkisov, Sov. Phys. Dokl. 19, 353 (1974).

Other (1)

A. A. Anderson, R. W. Eason, M. Jelinek, L. M. B. Hickey, C. Grivas, C. Fotakis, K. Rogers, and D. Lane, in Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Institute of Physics, London, 1996), paper CTuG8.

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

Fluorescence spectra of the Nd:GGG waveguide for the F43/2I411/2 (a) and F43/2I49/2 (b) transitions.

Fig. 2
Fig. 2

Typical lasing spectrum of the Nd:GGG waveguide, showing operation on several longitudinal modes.

Fig. 3
Fig. 3

Output power versus absorbed pump power for the 1.06-µm Nd:GGG waveguide laser.

Fig. 4
Fig. 4

Output power versus absorbed pump power for the 0.94-µm Nd:GGG waveguide laser.

Metrics