Abstract

Passive mode locking of the Yb:Sc2O3 laser is demonstrated. We investigate the laser performance with Ti:sapphire and diode-laser pumping. The laser is mode locked by use of a semiconductor saturable-absorber mirror and emits as much as 0.8 W of power in the picosecond range with a pump efficiency as high as 47%. With dispersion compensation, pulses as short as 230 fs for an average power of 0.54 W are obtained at 1044 nm. This is, to our knowledge, the first femtosecond oscillator based on an Yb-doped sesquioxide crystal.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).
  2. F. Brunner, G. J. Spühler, J. Aus der Au, L. Krainer, F. Morier-Genoud, R. Paschotta, N. Lichtenstein, S. Weiss, C. Harder, A. A. Lagatsky, A. Abdolvand, N. V. Kuleshov, and U. Keller, Opt. Lett. 25, 1119 (2000).
    [CrossRef]
  3. P. Klopp, V. Petrov, U. Griebner, and G. Erbert, Opt. Express 10, 108 (2002), http://www.opticsexpress.org.
    [CrossRef] [PubMed]
  4. F. Druon, S. Chénais, P. Raybaut, F. Balembois, P. Georges, R. Gaumé, G. Aka, B. Viana, S. Mohr, and D. Kopf, Opt. Lett. 27, 197 (2002).
    [CrossRef]
  5. M. J. Lederer, M. Hildebrandt, V. Z. Kolev, B. Luther-Davies, B. Taylor, J. Dawes, P. Dekker, J. Piper, H. H. Tan, and C. Jagadish, Opt. Lett. 27, 436 (2002).
    [CrossRef]
  6. E. Innerhofer, T. Südmeyer, F. Brunner, R. Häring, A. Aschwanden, R. Paschotta, C. Hönninger, M. Kumkar, and U. Keller, Opt. Lett. 28, 367 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. A. Brenier and G. Boulon, J. Alloys Compd. 323–324, 210 (2001).
    [CrossRef]
  8. K. Petermann, L. Fornasiero, E. Mix, and V. Peters, Opt. Mater. 19, 67 (2002).
    [CrossRef]
  9. J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
    [CrossRef]
  10. R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J.-P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
    [CrossRef]

2003

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J.-P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
[CrossRef]

E. Innerhofer, T. Südmeyer, F. Brunner, R. Häring, A. Aschwanden, R. Paschotta, C. Hönninger, M. Kumkar, and U. Keller, Opt. Lett. 28, 367 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

2002

2001

A. Brenier and G. Boulon, J. Alloys Compd. 323–324, 210 (2001).
[CrossRef]

2000

1999

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Abdolvand, A.

Aka, G.

Aschwanden, A.

Aus der Au, J.

Balembois, F.

Biswal, S.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Boulon, G.

A. Brenier and G. Boulon, J. Alloys Compd. 323–324, 210 (2001).
[CrossRef]

Braun, A.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Brenier, A.

A. Brenier and G. Boulon, J. Alloys Compd. 323–324, 210 (2001).
[CrossRef]

Brunner, F.

Chénais, S.

Dawes, J.

Dekker, P.

Druon, F.

Erbert, G.

Fornasiero, L.

K. Petermann, L. Fornasiero, E. Mix, and V. Peters, Opt. Mater. 19, 67 (2002).
[CrossRef]

Fournier, D.

R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J.-P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
[CrossRef]

Gaumé, R.

Georges, P.

Giesen, A.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Graf, M.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Griebner, U.

Harder, C.

Häring, R.

Hildebrandt, M.

Hönninger, C.

E. Innerhofer, T. Südmeyer, F. Brunner, R. Häring, A. Aschwanden, R. Paschotta, C. Hönninger, M. Kumkar, and U. Keller, Opt. Lett. 28, 367 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Innerhofer, E.

Jagadish, C.

Johannsen, I.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Kaminskii, A. A.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Keller, U.

Klopp, P.

Kolev, V. Z.

Kong, J.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Kopf, D.

Krainer, L.

Kuleshov, N. V.

Kumkar, M.

Lagatsky, A. A.

Lederer, M. J.

Lichtenstein, N.

Lu, J.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Luther-Davies, B.

Mix, E.

K. Petermann, L. Fornasiero, E. Mix, and V. Peters, Opt. Mater. 19, 67 (2002).
[CrossRef]

Mohr, S.

Morier-Genoud, F.

F. Brunner, G. J. Spühler, J. Aus der Au, L. Krainer, F. Morier-Genoud, R. Paschotta, N. Lichtenstein, S. Weiss, C. Harder, A. A. Lagatsky, A. Abdolvand, N. V. Kuleshov, and U. Keller, Opt. Lett. 25, 1119 (2000).
[CrossRef]

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Moser, M.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Mourou, G. A.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Nees, J.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Paschotta, R.

Petermann, K.

K. Petermann, L. Fornasiero, E. Mix, and V. Peters, Opt. Mater. 19, 67 (2002).
[CrossRef]

Peters, V.

K. Petermann, L. Fornasiero, E. Mix, and V. Peters, Opt. Mater. 19, 67 (2002).
[CrossRef]

Petrov, V.

Piper, J.

Raybaut, P.

Roger, J.-P.

R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J.-P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
[CrossRef]

Seeber, W.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Shen, D. Y.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Spühler, G. J.

Südmeyer, T.

Takaichi, K.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Tan, H. H.

Tang, D. Y.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Taylor, B.

Ueda, K.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Uematsu, T.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Viana, B.

Vivien, D.

R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J.-P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
[CrossRef]

Weiss, S.

Yagi, H.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Yanagitani, T.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

Zhang, G.

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Appl. Phys. B

C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. A. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Appl. Phys. Lett.

J. Kong, J. Lu, K. Takaichi, T. Uematsu, K. Ueda, D. Y. Tang, D. Y. Shen, H. Yagi, T. Yanagitani, and A. A. Kaminskii, Appl. Phys. Lett. 82, 2556 (2003).
[CrossRef]

R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J.-P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
[CrossRef]

J. Alloys Compd.

A. Brenier and G. Boulon, J. Alloys Compd. 323–324, 210 (2001).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Opt. Mater.

K. Petermann, L. Fornasiero, E. Mix, and V. Peters, Opt. Mater. 19, 67 (2002).
[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

Absorption and emission spectra of Yb:Sc2O3 and energy-level diagram with the relevant transitions (inset).

Fig. 2
Fig. 2

Schematic of the mode-locked Yb:Sc2O3 laser: M1, focusing mirror (RC, 10–15 cm); M2,M3, folding mirrors (RC, 10 cm); P1,P2, SF6 prisms; M4,M5, output couplers; LP, 6.28-cm focusing lens.

Fig. 3
Fig. 3

Performance of the Yb:Sc2O3 mode-locked laser with a Ti:Sa pump source. (a) Output power versus absorbed pump power in the picosecond and femtosecond regimes and below their mode-locking thresholds (cw); η, slope efficiency. (b) Autocorrelation trace and spectrum (inset) in the femtosecond regime.

Fig. 4
Fig. 4

Performance of the Yb:Sc2O3 mode-locked laser with the TDL as the pump source in the femtosecond regime. (a) Output power versus absorbed pump power. (b) Autocorrelation trace and spectrum (inset).

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Comparison of Properties of Yb3+-Doped Sesquioxides with YAG and the Monoclinic Double Tungstates

Metrics