Abstract

We present what is to our knowledge the first demonstration of a 4.7-W cw Tm:YAG laser operating at room temperature by utilizing the extremely low 1.064µm absorption in Tm:YAG. This proof-of-principle experiment clearly demonstrates the possibility of using a pump absorption that is 2 orders of magnitude 0.0078 cm-1 less than that of the conventional pump absorption (typically >1 cm-1). This Tm:YAG laser is pumped intracavity within a Nd:YAG laser for multiple-pass absorption. The maximum conversion efficiency of 2.02 µm is 20%, with a slope efficiency of 35% with respect to the absorbed 1.064µm power.

© 2000 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
    [CrossRef]
  2. D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
    [CrossRef]
  3. G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3, 82 (1997).
    [CrossRef]
  4. E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
    [CrossRef]
  5. J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
    [CrossRef]
  6. D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
    [CrossRef]
  7. S. D. Jackson and T. A. King, IEEE J. Quantum Electron. 34, 779 (1998).
    [CrossRef]
  8. C. Bollig, R. A. Hayward, W. A. Clarkson, and D. C. Hanna, Opt. Lett. 23, 1757 (1998).
    [CrossRef]
  9. G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1645 (1996).
    [CrossRef]

1998 (2)

S. D. Jackson and T. A. King, IEEE J. Quantum Electron. 34, 779 (1998).
[CrossRef]

C. Bollig, R. A. Hayward, W. A. Clarkson, and D. C. Hanna, Opt. Lett. 23, 1757 (1998).
[CrossRef]

1997 (2)

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3, 82 (1997).
[CrossRef]

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1645 (1996).
[CrossRef]

1993 (2)

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[CrossRef]

1989 (2)

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
[CrossRef]

Alonis, J.

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[CrossRef]

Beach, R. J.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Bollig, C.

Bowman, S. R.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Clarkson, W. A.

Emanuel, M. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Epp, D.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Esterowitz, L.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Feldman, B. J.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Gruber, J. B.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Hanna, D. C.

C. Bollig, R. A. Hayward, W. A. Clarkson, and D. C. Hanna, Opt. Lett. 23, 1757 (1998).
[CrossRef]

D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
[CrossRef]

Hayward, R. A.

Hills, M. E.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Honea, E. C.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Jackson, S. D.

S. D. Jackson and T. A. King, IEEE J. Quantum Electron. 34, 779 (1998).
[CrossRef]

King, T. A.

S. D. Jackson and T. A. King, IEEE J. Quantum Electron. 34, 779 (1998).
[CrossRef]

Kintz, G. J.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Lynn, J. G.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Macfarlane, R. M.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Marquardt, C.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

McCarthy, M. J.

D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
[CrossRef]

McMahon, J.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Mitchell, S. C.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Morrison, C. A.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Payne, S. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Perry, I. R.

D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
[CrossRef]

Quarles, G. J.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Re, S.

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[CrossRef]

Rustad, G.

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3, 82 (1997).
[CrossRef]

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1645 (1996).
[CrossRef]

Searles, S. K.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Shannon, D. C.

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[CrossRef]

Skidmore, J. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Speth, J. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Stenersen, K.

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3, 82 (1997).
[CrossRef]

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1645 (1996).
[CrossRef]

Suni, P. J.

D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
[CrossRef]

Sutton, S. B.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Turner, G. A.

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Vecht, D. L.

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[CrossRef]

Wallace, R. W.

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[CrossRef]

Whitney, W.

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

D. C. Hanna, M. J. McCarthy, I. R. Perry, and P. J. Suni, Electron. Lett. 25, 1365 (1989).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (3)

S. D. Jackson and T. A. King, IEEE J. Quantum Electron. 34, 779 (1998).
[CrossRef]

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1645 (1996).
[CrossRef]

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

G. Rustad and K. Stenersen, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3, 82 (1997).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. B (1)

J. B. Gruber, M. E. Hills, R. M. Macfarlane, C. A. Morrison, G. A. Turner, G. J. Quarles, G. J. Kintz, and L. Esterowitz, Phys. Rev. B 40, 9464 (1989).
[CrossRef]

Proc. SPIE (2)

S. R. Bowman, J. G. Lynn, S. K. Searles, B. J. Feldman, J. McMahon, W. Whitney, C. Marquardt, and D. Epp, Proc. SPIE 1865, 156 (1993).
[CrossRef]

D. C. Shannon, D. L. Vecht, S. Re, J. Alonis, and R. W. Wallace, Proc. SPIE 1865, 164 (1993).
[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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of the Tm:YAG laser pumped intracavity within a 1.064µm Nd:YAG laser.

Fig. 2
Fig. 2

2.02µm cw power from the Tm:YAG laser (coming from M2) versus absorbed 1µm power for two different reflectivities of M4 (i.e., R=75% and R=95%) at 2.02 µm.

Fig. 3
Fig. 3

2.02µm cw power from the Tm:YAG laser (coming from M2) versus various reflectivities of M4 at the same 1µm absorbed power of 22 W.

Fig. 4
Fig. 4

Schematic diagram of various transitions between the Tm3+ energy levels involved in our experiment. Dashed arrows indicate nonradiative relaxations.

Metrics