Abstract

We present an investigation of the excited-state absorption and laser emission of a 1.0-at. %-Nd3+-doped YVO4 single-crystal fiber grown by the low-cost and versatile laser-heated pedestal growth technique. Efficient laser emission at 1064 nm was achieved when the fiber was pumped, in an end-pump cavity, by a Ti:sapphire laser at 808 nm. A continuous-wave threshold of 10 mW was observed with an efficiency of 42% with respect to the absorbed pump power and the maximum output power of 200 mW. These results are excellent when compared with those of a commercial bulk crystal adapted to the same cavity (48% efficiency, 250-mW maximum output power). Thus the fibers are characterized as strong candidates for the construction of compact lasers that can also be pumped by low-cost diode lasers.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. R. O'Connor, Appl. Phys. Lett. 9, 407 (1966).
    [CrossRef]
  2. H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
    [CrossRef]
  3. T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
    [CrossRef]
  4. H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
    [CrossRef]
  5. S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
    [CrossRef]
  6. T. Shonai, M. Higuchi, and K. Kodaira, Mater. Res. Bull. 35, 225 (2000).
    [CrossRef]
  7. J. J. Zayhowski, Opt. Mater. 11, 255 (1999).
    [CrossRef]
  8. N. Pavel, T. Taira, and M. Furuhata, Opt. Laser Technol. 30, 275 (1998).
    [CrossRef]
  9. T. Taira, A. Muckai, Y. Nozawa, and T. Kobayashi, Opt. Lett. 16, 1955 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. G. J. Friel, A. J. Kemp, T. K. Lake, and B. D. Sinclair, Appl. Opt. 39, 4333 (2000).
    [CrossRef]
  11. S. Erdei and F. W. Ainger, J. Cryst. Growth 128, 1025 (1993).
    [CrossRef]
  12. F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
    [CrossRef]
  13. D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
    [CrossRef]
  14. L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
    [CrossRef]
  15. J. Koetke and G. Huber, Appl. Phys. B 61, 151 (1995).
    [CrossRef]
  16. W. J. Miniscalco and R. S. Quimby, Opt. Lett. 16, 258 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. B. R. Judd, Phys. Rev. 127, 750 (1962).
    [CrossRef]
  18. G. S. Ofelt, J. Chem. Phys. 37, 511 (1962).
  19. C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
    [CrossRef]

2001

D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
[CrossRef]

2000

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

T. Shonai, M. Higuchi, and K. Kodaira, Mater. Res. Bull. 35, 225 (2000).
[CrossRef]

G. J. Friel, A. J. Kemp, T. K. Lake, and B. D. Sinclair, Appl. Opt. 39, 4333 (2000).
[CrossRef]

1999

J. J. Zayhowski, Opt. Mater. 11, 255 (1999).
[CrossRef]

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

1998

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

N. Pavel, T. Taira, and M. Furuhata, Opt. Laser Technol. 30, 275 (1998).
[CrossRef]

1997

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

1995

J. Koetke and G. Huber, Appl. Phys. B 61, 151 (1995).
[CrossRef]

1994

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

1993

S. Erdei and F. W. Ainger, J. Cryst. Growth 128, 1025 (1993).
[CrossRef]

1991

1966

J. R. O'Connor, Appl. Phys. Lett. 9, 407 (1966).
[CrossRef]

1962

B. R. Judd, Phys. Rev. 127, 750 (1962).
[CrossRef]

G. S. Ofelt, J. Chem. Phys. 37, 511 (1962).

Ainger, F. W.

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

S. Erdei and F. W. Ainger, J. Cryst. Growth 128, 1025 (1993).
[CrossRef]

Andreeta, J. P.

D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
[CrossRef]

Ardila, D. R.

D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
[CrossRef]

Betinelli, M.

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

Cavalli, E.

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

Chai, B. H. T.

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

Chow, Y. T.

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Cohen-Adad, M. T.

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

de Camargo, A. S. S.

D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
[CrossRef]

Erdei, S.

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

S. Erdei and F. W. Ainger, J. Cryst. Growth 128, 1025 (1993).
[CrossRef]

Ermeneux, F. S.

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

Fornasiero, L.

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

Friel, G. J.

Furuhata, M.

N. Pavel, T. Taira, and M. Furuhata, Opt. Laser Technol. 30, 275 (1998).
[CrossRef]

Gambling, W. A.

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

Goutadier, C.

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

Higuchi, M.

T. Shonai, M. Higuchi, and K. Kodaira, Mater. Res. Bull. 35, 225 (2000).
[CrossRef]

Huber, G.

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

J. Koetke and G. Huber, Appl. Phys. B 61, 151 (1995).
[CrossRef]

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Jensen, T.

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Jin, B. M.

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

Judd, B. R.

B. R. Judd, Phys. Rev. 127, 750 (1962).
[CrossRef]

Kemp, A. J.

Keszei, B.

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

Kobayashi, T.

Kodaira, K.

T. Shonai, M. Higuchi, and K. Kodaira, Mater. Res. Bull. 35, 225 (2000).
[CrossRef]

Koetke, J.

J. Koetke and G. Huber, Appl. Phys. B 61, 151 (1995).
[CrossRef]

Kück, S.

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

Lake, T. K.

Lu, M.

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

Lu, M. K.

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Meng, X.

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

Meng, X. L.

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Meyn, J.-P.

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Miniscalco, W. J.

Moncorgé, R.

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

Muckai, A.

Nozawa, Y.

Nunes, L. A. O.

D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
[CrossRef]

O'Connor, J. R.

J. R. O'Connor, Appl. Phys. Lett. 9, 407 (1966).
[CrossRef]

Ofelt, G. S.

G. S. Ofelt, J. Chem. Phys. 37, 511 (1962).

Ostroumov, V. G.

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Pavel, N.

N. Pavel, T. Taira, and M. Furuhata, Opt. Laser Technol. 30, 275 (1998).
[CrossRef]

Quimby, R. S.

Reekie, L.

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

Shcherbakov, I. A.

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Shonai, T.

T. Shonai, M. Higuchi, and K. Kodaira, Mater. Res. Bull. 35, 225 (2000).
[CrossRef]

Sinclair, B. D.

Süveges, A.

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

Taira, T.

Vandlik, J.

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

Wang, C.

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

Wang, C. Q.

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Yang, Z. H.

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Yu, W. T.

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Zagumennyi, A. I.

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Zayhowski, J. J.

J. J. Zayhowski, Opt. Mater. 11, 255 (1999).
[CrossRef]

Zhang, H. J.

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Zhu, L.

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

Appl. Opt.

Appl. Phys. B

C. Q. Wang, Y. T. Chow, L. Reekie, W. A. Gambling, H. J. Zhang, L. Zhu, and X. L. Meng, Appl. Phys. B 70, 769 (2000).
[CrossRef]

L. Fornasiero, S. Kück, T. Jensen, G. Huber, and B. H. T. Chai, Appl. Phys. B 67, 549 (1998).
[CrossRef]

J. Koetke and G. Huber, Appl. Phys. B 61, 151 (1995).
[CrossRef]

T. Jensen, V. G. Ostroumov, J.-P. Meyn, G. Huber, A. I. Zagumennyi, and I. A. Shcherbakov, Appl. Phys. B 58, 373 (1994).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

J. R. O'Connor, Appl. Phys. Lett. 9, 407 (1966).
[CrossRef]

Cryst. Res. Technol.

H. J. Zhang, L. Zhu, X. L. Meng, Z. H. Yang, C. Q. Wang, W. T. Yu, Y. T. Chow, and M. K. Lu, Cryst. Res. Technol. 34, 1011 (1999).
[CrossRef]

J. Chem. Phys.

G. S. Ofelt, J. Chem. Phys. 37, 511 (1962).

J. Cryst. Growth

D. R. Ardila, A. S. S. de Camargo, J. P. Andreeta, and L. A. O. Nunes, J. Cryst. Growth 233, 253 (2001).
[CrossRef]

S. Erdei, B. M. Jin, F. W. Ainger, B. Keszei, J. Vandlik, and A. Süveges, J. Cryst. Growth 172, 466 (1997).
[CrossRef]

S. Erdei and F. W. Ainger, J. Cryst. Growth 128, 1025 (1993).
[CrossRef]

Mater. Res. Bull.

T. Shonai, M. Higuchi, and K. Kodaira, Mater. Res. Bull. 35, 225 (2000).
[CrossRef]

Opt. Laser Technol.

N. Pavel, T. Taira, and M. Furuhata, Opt. Laser Technol. 30, 275 (1998).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Opt. Mater.

J. J. Zayhowski, Opt. Mater. 11, 255 (1999).
[CrossRef]

F. S. Ermeneux, C. Goutadier, R. Moncorgé, M. T. Cohen-Adad, M. Betinelli, and E. Cavalli, Opt. Mater. 13, 193 (1999).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. Meng, L. Zhu, C. Wang, Y. T. Chow, and M. Lu, Opt. Mater. 14, 25 (2000).
[CrossRef]

Phys. Rev.

B. R. Judd, Phys. Rev. 127, 750 (1962).
[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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

LHPG experimental setup. The reflaxicon expands the CO2 laser beam, and the CCD camera allows operator viewing during growth.

Fig. 2
Fig. 2

Gain-ESA spectra of the Nd:YVO4 (1.0 at. %) SCF obtained with π polarization. The stimulated emission and ESA from level F43/2 are indicated in the partial energy level diagram in the inset.

Fig. 3
Fig. 3

Output power curves and efficiency of 1064 nm laser emission in Nd:YVO4 with respect to the absorbed power at 808 nm. Circles, SCF; squares, BSC.

Equations (1)

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

Ipλ-IuλIpλ=neALσGSAλ+inineσSE,i+σESA,i,

Metrics