Abstract

We report internal laser cooling in Yb3+-doped KPb2Cl5. From the quantum efficiency values measured in the heating and cooling regions by use of the photothermal deflection technique, we have obtained a room-temperature cooling efficiency of 0.2% in a sample doped with 5×1019 ions/cm3. Excitation spectra obtained under high irradiation fluences show an excess of fluorescence with regard to those obtained at low fluences, which agrees with the prediction of a model based on photon–ion–phonon interaction.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
    [CrossRef]
  2. C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
    [CrossRef]
  3. X. Luo, M. D. Eisaman, and T. R. Gosnell, Opt. Lett. 23, 639 (1998).
    [CrossRef]
  4. T. R. Gosnell, Opt. Lett. 24, 1041 (1999).
    [CrossRef]
  5. B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
    [CrossRef]
  6. J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).
  7. S. R. Bowman and C. E. Mungan, Appl. Phys. B 71, 807 (2000).
    [CrossRef]
  8. C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
    [CrossRef]
  10. G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).
  11. M. C. Nostrand, R. H. Page, S. A. Payne, L. I. Isaenko, and A. P. Yelisseyev, J. Opt. Soc. Am. B 18, 264 (2001).
    [CrossRef]
  12. G. F. Imbusch, in Luminescence Spectroscopy, M. Lumb, ed. (Academic, New York, 1978), p. 1.
  13. J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
    [CrossRef]
  14. W. B. Jackson, N. M. Amer, A. C. Boccara, and D. Fournier, Appl. Opt. 20, 1333 (1981).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. J. Etxebarria and J. Fernández, J. Phys. C 16, 3803 (1983).
    [CrossRef]
  16. A. Salazar, A. Sánchez, and J. Fernández, J. Appl. Phys. 74, 1539 (1993).
    [CrossRef]
  17. C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
    [CrossRef]
  18. L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
    [CrossRef]

2001 (4)

R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
[CrossRef]

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

M. C. Nostrand, R. H. Page, S. A. Payne, L. I. Isaenko, and A. P. Yelisseyev, J. Opt. Soc. Am. B 18, 264 (2001).
[CrossRef]

2000 (3)

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

S. R. Bowman and C. E. Mungan, Appl. Phys. B 71, 807 (2000).
[CrossRef]

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1999 (2)

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

T. R. Gosnell, Opt. Lett. 24, 1041 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

1997 (2)

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

1995 (1)

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

1993 (1)

A. Salazar, A. Sánchez, and J. Fernández, J. Appl. Phys. 74, 1539 (1993).
[CrossRef]

1989 (1)

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

1983 (1)

J. Etxebarria and J. Fernández, J. Phys. C 16, 3803 (1983).
[CrossRef]

1981 (1)

Adam, J. L.

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

Amer, N. M.

Anderson, J. E.

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Arriandiaga, M. A.

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

Balda, R.

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

Boccara, A. C.

Bowman, S. R.

S. R. Bowman and C. E. Mungan, Appl. Phys. B 71, 807 (2000).
[CrossRef]

Brown, J. J.

R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
[CrossRef]

Buchwald, M. I.

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Edwards, B. C.

R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
[CrossRef]

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Eisaman, M. D.

Epstein, R. I.

R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
[CrossRef]

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Etxebarria, J.

J. Etxebarria and J. Fernández, J. Phys. C 16, 3803 (1983).
[CrossRef]

Fernández, J.

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

A. Salazar, A. Sánchez, and J. Fernández, J. Appl. Phys. 74, 1539 (1993).
[CrossRef]

J. Etxebarria and J. Fernández, J. Phys. C 16, 3803 (1983).
[CrossRef]

Fournier, D.

García, A. J.

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

Gibbs, A.

R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
[CrossRef]

Gosnell, T. R.

T. R. Gosnell, Opt. Lett. 24, 1041 (1999).
[CrossRef]

X. Luo, M. D. Eisaman, and T. R. Gosnell, Opt. Lett. 23, 639 (1998).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

Hoyt, C. W.

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Imbusch, G. F.

G. F. Imbusch, in Luminescence Spectroscopy, M. Lumb, ed. (Academic, New York, 1978), p. 1.

Isaenko, L.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Isaenko, L. I.

Ivanova, S.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Jackson, W. B.

Lei, G.

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Luo, X.

Mendioroz, A.

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

Merkulov, A.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Mills, G. L.

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

Mord, A. J.

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

Mungan, C. E.

S. R. Bowman and C. E. Mungan, Appl. Phys. B 71, 807 (2000).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

Murtagh, M. T.

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Nostrand, M.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Nostrand, M. C.

Page, R.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Page, R. H.

Payne, S.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Payne, S. A.

Salazar, A.

A. Salazar, A. Sánchez, and J. Fernández, J. Appl. Phys. 74, 1539 (1993).
[CrossRef]

Sánchez, A.

A. Salazar, A. Sánchez, and J. Fernández, J. Appl. Phys. 74, 1539 (1993).
[CrossRef]

Sheik-Bahae, M.

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Siegel, G. H.

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

Tkachuck, A.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Vatnik, S.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Yelisseyev, A.

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Yelisseyev, A. P.

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (1)

S. R. Bowman and C. E. Mungan, Appl. Phys. B 71, 807 (2000).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Appl. Phys. Lett. 71, 1458 (1997).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

G. Lei, J. E. Anderson, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, M. T. Murtagh, and G. H. Siegel, IEEE J. Quantum Electron. 34, 1839 (1989).

J. Appl. Phys. (3)

B. C. Edwards, J. E. Anderson, R. I. Epstein, G. L. Mills, and A. J. Mord, J. Appl. Phys. 86, 6489 (1999).
[CrossRef]

R. I. Epstein, J. J. Brown, B. C. Edwards, and A. Gibbs, J. Appl. Phys. 90, 4815 (2001).
[CrossRef]

A. Salazar, A. Sánchez, and J. Fernández, J. Appl. Phys. 74, 1539 (1993).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

J. Phys. C (1)

J. Etxebarria and J. Fernández, J. Phys. C 16, 3803 (1983).
[CrossRef]

Mater. Sci. Eng. B (1)

L. Isaenko, A. Yelisseyev, A. Tkachuck, S. Ivanova, S. Vatnik, A. Merkulov, S. Payne, R. Page, and M. Nostrand, Mater. Sci. Eng. B 81, 188 (2001).
[CrossRef]

Nature (1)

R. I. Epstein, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, T. R. Gosnell, and C. E. Mungan, Nature 377, 500 (1995).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Opt. Mater. (1)

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, J. L. Adam, and M. A. Arriandiaga, Opt. Mater. 16, 173 (2001).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

J. Fernández, A. Mendioroz, A. J. García, R. Balda, and J. L. Adam, Phys. Rev. B 62, 3231 (2000).

Phys. Rev. Lett. (2)

C. E. Mungan, M. I. Buchwald, B. C. Edwards, R. I. Epstein, and T. R. Gosnell, Phys. Rev. Lett. 78, 1030 (1997).
[CrossRef]

C. W. Hoyt, M. Sheik-Bahae, R. I. Epstein, B. C. Edwards, and J. E. Anderson, Phys. Rev. Lett. 85, 3600 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

G. F. Imbusch, in Luminescence Spectroscopy, M. Lumb, ed. (Academic, New York, 1978), p. 1.

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

Room-temperature photothermal deflection signal amplitude divided by the absorption as a function of the pump wavelength. The solid curves correspond to the best least-squares fits. The inset shows the signal waveforms registered on the oscilloscope pumping at three different wavelengths.

Fig. 2
Fig. 2

(a) High- and low-power room-temperature excitation spectra recorded at 1035 nm. (b) Difference between the spectra.

Fig. 3
Fig. 3

Experimental cooling fluorescence integrated intensity (filled circles) as a function of temperature and fitting to Eq. (13) of Ref. 6 (solid line).

Equations (1)

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

PAAbs=C1-ηλλ0,

Metrics