Abstract

We propose an efficient coherent power scaling scheme, the multichip vertical-external-cavity surface-emitting laser (VECSEL), in which the waste heat generated in the active region is distributed on multi-VECSEL chips such that the pump level at the thermal rollover is significantly increased. The advantages of this laser are discussed, and the development and demonstration of a two-chip VECSEL operating around 970nm with over 19W of output power is presented.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
    [CrossRef]
  2. A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
    [CrossRef]
  3. R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
    [CrossRef]
  4. L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
    [CrossRef]
  5. J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
    [CrossRef]
  6. Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
    [CrossRef]
  7. S. J. Augst, T. Y. Fan, and A. Sanchez, Opt. Lett. 29, 474 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. G. L. Schuster and J. R. Andrews, Appl. Opt. 34, 6802 (1995).
    [CrossRef]
  9. L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
    [CrossRef]
  10. Colin Seaton, Coherent Inc., Santa Clara, Calif. (private communication).

2006

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

2005

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

2004

2003

J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
[CrossRef]

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

1995

G. L. Schuster and J. R. Andrews, Appl. Opt. 34, 6802 (1995).
[CrossRef]

Andrews, J. R.

G. L. Schuster and J. R. Andrews, Appl. Opt. 34, 6802 (1995).
[CrossRef]

Augst, S. J.

Bedford, R.

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

Bedford, R. G.

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

Brick, P.

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

Chilla, J. L. A.

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

Chow, W. W.

J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
[CrossRef]

Fallahi, M.

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Fan, L.

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Fan, T. Y.

Hader, J.

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
[CrossRef]

Hsu, T. C.

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

Kaneda, Y.

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

Koch, S. W.

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
[CrossRef]

Kolesik, M.

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

Lutgen, S.

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

Moloney, J. V.

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
[CrossRef]

Murray, J. T.

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Nelson, T. R.

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

Peyghambarian, N.

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Qiu, T.

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Reed, M. K.

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

Sanchez, A.

Schulzgen, A.

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Schuster, G. L.

G. L. Schuster and J. R. Andrews, Appl. Opt. 34, 6802 (1995).
[CrossRef]

Seaton, Colin

Colin Seaton, Coherent Inc., Santa Clara, Calif. (private communication).

Stolz, W.

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

Zakharian, A. R.

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

Appl. Opt.

G. L. Schuster and J. R. Andrews, Appl. Opt. 34, 6802 (1995).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 251117 (2006).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, Y. Kaneda, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, Appl. Phys. Lett. 88, 021105 (2006).
[CrossRef]

A. R. Zakharian, J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, P. Brick, and S. Lutgen, Appl. Phys. Lett. 83, 1313 (2003).
[CrossRef]

L. Fan, M. Fallahi, J. Hader, A. R. Zakharian, M. Kolesik, J. V. Moloney, T. Qiu, A. Schulzgen, N. Peyghambarian, S. W. Koch, W. Stolz, and J. T. Murray, Appl. Phys. Lett. 86, 211116 (2005).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.

J. Hader, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. W. Chow, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 688 (2003).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

Y. Kaneda, L. Fan, T. C. Hsu, M. Fallahi, J. T. Murray, R. Bedford, J. Hader, A. R. Zakharian, J. V. Moloney, S. W. Koch, and W. Stolz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1795 (2006).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Proc. SPIE

R. G. Bedford, M. Kolesik, J. L. A. Chilla, M. K. Reed, T. R. Nelson, and J. V. Moloney, in Proc. SPIE 5814, 199-208 (2005).
[CrossRef]

Other

Colin Seaton, Coherent Inc., Santa Clara, Calif. (private communication).

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

Schematic of a two-chip VECSEL with a symmetric W-shaped cavity. Relative dimensions not to scale. HR, highly reflective.

Fig. 2
Fig. 2

Output power of VECSEL 1, VECSEL 2, and two-chip VECSEL versus total absorbed 808 nm pump power.

Fig. 3
Fig. 3

Beam quality factor ( M 2 factor) versus the output power of the two-chip VECSEL.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Comparison of the Best Performance of Single-Chip and Two-Chip VECSELs

Metrics