Abstract

A Yb:GdVO4 single crystal was grown by the Czochralski process. Its thermal conductivity was measured by photothermal analysis and reached 8.1 and 7.1 W  m-1 K-1 along and perpendicular to the c axis, respectively. These values are in good agreement with the predicted ones. The optical spectroscopy of the crystal, such as its absorption and emission cross sections under the two polarizations, its fluorescence lifetime, and its laser parameters, is investigated. Cw laser oscillation is obtained for what is to our knowledge the first time in this material under titanium sapphire pumping at 984 nm. We obtain 420 mW of output power for a 2% output coupler at 1029 nm. With a thin sample, the laser wavelength decreases to 1015 nm. In this case the quantum defect is as small as 2.9%. The weak heat release of the material suggests good prospects for its use in high-power applications.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
    [CrossRef]
  2. R. Gaumé, B. Viana, D. Vivien, J. P. Roger, and D. Fournier, Appl. Phys. Lett. 83, 1355 (2003).
    [CrossRef]
  3. A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).
  4. J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
    [CrossRef]
  5. T. Yamakasi and Y. Anzai, presented at the 13th International Conference on Crystal Growth, Kyoto, Japan, July 30–August 4, 2001.
  6. V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
    [CrossRef]
  7. O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
    [CrossRef]
  8. D. S. Sumida and T. Y. Fan, Opt. Lett. 19, 197 (1994).
    [CrossRef]
  9. A. A. Kaminskiei, A. A. Kaminskii, and M. J. Weber, Crystalline Lasers, Physical Processes and Operating Schemes (CRC, Boca Raton, Fla., 1996).
  10. H. J. Zhang, X. L. Meng, and L. Zhu, Status Solidi A 175, 705 (1999).
    [CrossRef]
  11. H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
    [CrossRef]
  12. C. Hönninger, R. Paschotta, M. Graf, F. Morier-Genoud, G. Zhang, M. Moser, S. Biswal, J. Nees, A. Braun, G. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

2003 (2)

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

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

2002 (1)

V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
[CrossRef]

2000 (2)

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

1999 (3)

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

H. J. Zhang, X. L. Meng, and L. Zhu, Status Solidi A 175, 705 (1999).
[CrossRef]

O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

1994 (1)

D. S. Sumida and T. Y. Fan, Opt. Lett. 19, 197 (1994).
[CrossRef]

Antic, E.

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Anzai, Y.

T. Yamakasi and Y. Anzai, presented at the 13th International Conference on Crystal Growth, Kyoto, Japan, July 30–August 4, 2001.

Bellamy, B.

O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
[CrossRef]

Bisson, J. F.

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

Biswal, S.

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

Boltz, A.

V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
[CrossRef]

Braun, A.

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

Fan, T. Y.

D. S. Sumida and T. Y. Fan, Opt. Lett. 19, 197 (1994).
[CrossRef]

Fournier, D.

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

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

Gaumé, R.

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

Giesen, A.

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

Gourier, D.

O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
[CrossRef]

Graf, M.

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

Guillot-Noel, O.

O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
[CrossRef]

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Hönninger, C.

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

Huber, G.

V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
[CrossRef]

Johannsen, I.

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

Kahn-Harari, A.

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Kalachev, Yu. L.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Kaminskiei, A. A.

A. A. Kaminskiei, A. A. Kaminskii, and M. J. Weber, Crystalline Lasers, Physical Processes and Operating Schemes (CRC, Boca Raton, Fla., 1996).

Kaminskii, A. A.

A. A. Kaminskiei, A. A. Kaminskii, and M. J. Weber, Crystalline Lasers, Physical Processes and Operating Schemes (CRC, Boca Raton, Fla., 1996).

Keller, U.

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

Kutovoi, S. A.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Lavigne, O.

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

Li, L. X.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

Liu, X. S.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

Meng, X. L.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. L. Meng, and L. Zhu, Status Solidi A 175, 705 (1999).
[CrossRef]

Mevrel, R.

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

Mikhailov, V. A.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Morier-Genoud, F.

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

Mourou, G.

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

Paschotta, R.

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

Petermann, K.

V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
[CrossRef]

Peters, V.

V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
[CrossRef]

Podreshetnikov, V. I.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Porcher, P.

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Poulain, M.

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

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. Mourou, I. Johannsen, A. Giesen, W. Seeber, and U. Keller, Appl. Phys. B 69, 3 (1999).

Shcherbakov, I. A.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Sirotkin, A. A.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Sumida, D. S.

D. S. Sumida and T. Y. Fan, Opt. Lett. 19, 197 (1994).
[CrossRef]

Viana, B.

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

O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
[CrossRef]

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Vivien, D.

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

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Vlasov, V. I.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Wang, J. Y.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

Weber, M. J.

A. A. Kaminskiei, A. A. Kaminskii, and M. J. Weber, Crystalline Lasers, Physical Processes and Operating Schemes (CRC, Boca Raton, Fla., 1996).

Xia, H. R.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

Yamakasi, T.

T. Yamakasi and Y. Anzai, presented at the 13th International Conference on Crystal Growth, Kyoto, Japan, July 30–August 4, 2001.

Yang, Z. H.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

Zagumennyi, A. I.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Zavartsev, Yu. D.

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Zhang, G.

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

Zhang, H. J.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. L. Meng, and L. Zhu, Status Solidi A 175, 705 (1999).
[CrossRef]

Zhu, L.

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

H. J. Zhang, X. L. Meng, and L. Zhu, Status Solidi A 175, 705 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

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

Appl. Phys. Lett. (1)

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

J. Am. Ceram. Soc. (1)

J. F. Bisson, D. Fournier, M. Poulain, O. Lavigne, and R. Mevrel, J. Am. Ceram. Soc. 83, 1993 (2000).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

H. R. Xia, L. X. Li, H. J. Zhang, X. L. Meng, L. Zhu, Z. H. Yang, X. S. Liu, and J. Y. Wang, J. Appl. Phys. 87, 269 (2000).
[CrossRef]

J. Crystal Growth (1)

V. Peters, A. Boltz, K. Petermann, and G. Huber, J. Crystal Growth 237-239, 879 (2002).
[CrossRef]

J. Phys. Condens. Matter (1)

O. Guillot-Noel, A. Kahn-Harari, B. Viana, D. Vivien, E. Antic, and P. Porcher, J. Phys. Condens. Matter 10, 6491 (1998).
[CrossRef]

Laser Phys. (1)

A. I. Zagumennyi, V. A. Mikhailov, V. I. Vlasov, A. A. Sirotkin, V. I. Podreshetnikov, Yu. L. Kalachev, Yu. D. Zavartsev, S. A. Kutovoi, and I. A. Shcherbakov, Laser Phys. 13, 311 (2003).

Opt. Lett. (1)

D. S. Sumida and T. Y. Fan, Opt. Lett. 19, 197 (1994).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

O. Guillot-Noel, B. Viana, B. Bellamy, and D. Gourier, Phys. Rev. B 60, 1668 (1999).
[CrossRef]

Status Solidi A (1)

H. J. Zhang, X. L. Meng, and L. Zhu, Status Solidi A 175, 705 (1999).
[CrossRef]

Other (2)

A. A. Kaminskiei, A. A. Kaminskii, and M. J. Weber, Crystalline Lasers, Physical Processes and Operating Schemes (CRC, Boca Raton, Fla., 1996).

T. Yamakasi and Y. Anzai, presented at the 13th International Conference on Crystal Growth, Kyoto, Japan, July 30–August 4, 2001.

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

Gain cross section of Yb:GdVO4 in the π configuration σgain=βσem-1-βσabs at room temperature. β=1 corresponds to the emission cross-section spectrum and β=0 to the absorption cross-section spectrum.

Fig. 2
Fig. 2

Gain cross section of Yb:GdVO4 in the σ configuration σgain=βσem-1-βσabs at room temperature (the FWHM of the emission is 55 nm).

Fig. 3
Fig. 3

Laser tests of both crystals.

Fig. 4
Fig. 4

Output laser power (at 1015 nm) versus the input pump wavelength (at constant power) for the 1.4-mm-thick laser crystal FWHM=7 nm.

Tables (2)

Tables Icon

Table 1 Thermal Properties of Laser Hosts

Tables Icon

Table 2 Spectroscopic Comparison between Yb-doped GdVO4, YVO4, and YAG

Metrics