Abstract

Mode-mismatched thermal lens (TL) measurements in Cr3+-doped fluoride crystals (LiSrAlF6 and LiSrGaF6) are reported. A nonlinear increase of the TL signal, and decrease of quantum efficiency, with increasing excitation power was observed and attributed to energy-transfer upconversion (ETU). Assuming an upconversion rate that is proportional to the excited-state population, Wup=γNe, the theoretical model developed fits the experimental data well. The ETU parameters γ were determined with unprecedented accuracy for low Cr concentrations. Thermo-optical parameters K,ds/dT were also obtained.

© 2003 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. A. Payne, L. K. Smith, R. J. Beach, B. H. T. Chai, J. H. Tassano, L. D. DeLoach, W. L. Kway, R. W. Solarz, and W. F. Krupke, Appl. Opt. 33, 5526 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. M. A. Noginov, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, in Advanced Solid-State Lasers, A. A. Pinto and T. Y. Fan, eds., Vol. 15 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1993), p. 376.
  3. W. R. Rapoport and M. L. Shand, Solid State Commun. 84, 29 (1992).
    [CrossRef]
  4. F. Balembois, F. Druon, F. Falcoz, P. Georges, and A. Brun, Opt. Lett. 22, 387 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. J. M. Eichenholz and M. Richardson, IEEE J. Quantum Electron. 34, 910 (1998).
    [CrossRef]
  6. P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
    [CrossRef]
  7. A. Cassanho and H. P. Jenssen, Laser Focus World 33, 169 (1997).
  8. B. W. Woods, S. A. Payne, J. E. Marion, R. S. Hughes, and L. E. Davis, J. Opt. Soc. Am. B 8, 970 (1991).
    [CrossRef]
  9. M. Stalder, M. Bass, and B. H. T. Chai, J. Opt. Soc. Am. B 9, 2271 (1992).
    [CrossRef]
  10. M. L. Baesso, J. Shen, and R. D. Snook, J. Appl. Phys. 75, 3732 (1994).
    [CrossRef]
  11. M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
    [CrossRef]
  12. A. N. Medina and M. L. Baesso, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo 5790, CEP 87020-970, Maringá, PR, Brazil (personal communication, 2002).

1999 (1)

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

1998 (2)

J. M. Eichenholz and M. Richardson, IEEE J. Quantum Electron. 34, 910 (1998).
[CrossRef]

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

1997 (2)

1994 (2)

1992 (2)

W. R. Rapoport and M. L. Shand, Solid State Commun. 84, 29 (1992).
[CrossRef]

M. Stalder, M. Bass, and B. H. T. Chai, J. Opt. Soc. Am. B 9, 2271 (1992).
[CrossRef]

1991 (1)

Andrade, A. A.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Baesso, M. L.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

M. L. Baesso, J. Shen, and R. D. Snook, J. Appl. Phys. 75, 3732 (1994).
[CrossRef]

A. N. Medina and M. L. Baesso, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo 5790, CEP 87020-970, Maringá, PR, Brazil (personal communication, 2002).

Balembois, F.

Bass, M.

Beach, R. J.

Bento, A. C.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Brun, A.

Cassanho, A.

A. Cassanho and H. P. Jenssen, Laser Focus World 33, 169 (1997).

M. A. Noginov, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, in Advanced Solid-State Lasers, A. A. Pinto and T. Y. Fan, eds., Vol. 15 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1993), p. 376.

Catunda, T.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Chai, B. H. T.

Clarkson, W. A.

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

Davis, L. E.

DeLoach, L. D.

Druon, F.

Eichenholz, J. M.

J. M. Eichenholz and M. Richardson, IEEE J. Quantum Electron. 34, 910 (1998).
[CrossRef]

Falcoz, F.

Friel, G. F.

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

Gama, S.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Georges, P.

Hanna, D. C.

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

Hardman, P. J.

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

Hughes, R. S.

Jenssen, H. P.

A. Cassanho and H. P. Jenssen, Laser Focus World 33, 169 (1997).

M. A. Noginov, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, in Advanced Solid-State Lasers, A. A. Pinto and T. Y. Fan, eds., Vol. 15 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1993), p. 376.

Krupke, W. F.

Kway, W. L.

Marion, J. E.

Medina, A. N.

A. N. Medina and M. L. Baesso, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo 5790, CEP 87020-970, Maringá, PR, Brazil (personal communication, 2002).

Noginov, M. A.

M. A. Noginov, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, in Advanced Solid-State Lasers, A. A. Pinto and T. Y. Fan, eds., Vol. 15 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1993), p. 376.

Nunes, L. A. O.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Payne, S. A.

Pecoraro, E.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Pollnau, M.

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

Rapoport, W. R.

W. R. Rapoport and M. L. Shand, Solid State Commun. 84, 29 (1992).
[CrossRef]

Richardson, M.

J. M. Eichenholz and M. Richardson, IEEE J. Quantum Electron. 34, 910 (1998).
[CrossRef]

Sampaio, J. A.

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Shand, M. L.

W. R. Rapoport and M. L. Shand, Solid State Commun. 84, 29 (1992).
[CrossRef]

Shen, J.

M. L. Baesso, J. Shen, and R. D. Snook, J. Appl. Phys. 75, 3732 (1994).
[CrossRef]

Smith, L. K.

Snook, R. D.

M. L. Baesso, J. Shen, and R. D. Snook, J. Appl. Phys. 75, 3732 (1994).
[CrossRef]

Solarz, R. W.

Stalder, M.

Tassano, J. H.

Woods, B. W.

Appl. Opt. (1)

IEEE J. Quantum Electron. (2)

J. M. Eichenholz and M. Richardson, IEEE J. Quantum Electron. 34, 910 (1998).
[CrossRef]

P. J. Hardman, W. A. Clarkson, G. F. Friel, M. Pollnau, and D. C. Hanna, IEEE J. Quantum Electron. 35, 647 (1999).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

M. L. Baesso, J. Shen, and R. D. Snook, J. Appl. Phys. 75, 3732 (1994).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Laser Focus World (1)

A. Cassanho and H. P. Jenssen, Laser Focus World 33, 169 (1997).

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. B (1)

M. L. Baesso, A. C. Bento, A. A. Andrade, J. A. Sampaio, E. Pecoraro, L. A. O. Nunes, T. Catunda, and S. Gama, Phys. Rev. B 57, 10545 (1998).
[CrossRef]

Solid State Commun. (1)

W. R. Rapoport and M. L. Shand, Solid State Commun. 84, 29 (1992).
[CrossRef]

Other (2)

A. N. Medina and M. L. Baesso, Universidade Estadual de Maringá, Av. Colombo 5790, CEP 87020-970, Maringá, PR, Brazil (personal communication, 2002).

M. A. Noginov, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, in Advanced Solid-State Lasers, A. A. Pinto and T. Y. Fan, eds., Vol. 15 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1993), p. 376.

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

(a) TL amplitude θ (b) phase shift Θ, and (c) fluorescence quantum efficiency η versus excitation parameter S=I/Is at λexc=488 nm Is=7.5×105 W/cm2. From the fit curve the parameters Θ0=0.25±0.02 W-1, Θ0=0.38±0.01 W-1 and γ=10.8±0.8×10-16 cm3/s, γ=19.2±0.6×10-16 cm3/s were obtained for 1%Cr3+ (filled circles) and 7%Cr3+ (open circles) doped LiSAF, respectively.

Fig. 2
Fig. 2

Θ versus S for 4.7% Cr3+-doped LiSGaF. From the fit curve the parameters Θ0=0.35±0.01 W-1, Θ0=0.31±0.01 W-1 and γ=9.8±0.2×10-16 cm3/s, 11±1×10-16 cm3/s were obtained for λexc=488 nm (open diamonds) and λexc=600.8 nm (filled circles).

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Thermo-Optical Parameters Obtained from TL Measurements

Equations (3)

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

Θ=θPALeff=1KλpdsdT1-ηνemνexc,
dnedt=-neτ1+βne,
η=ηo1+βne.

Metrics