Abstract

We apply thermal-lens (TL) spectrometry to measure the angular dependence of the TL effect on colquiriite single crystals. The experiments were performed with LiSrAlF6 and LiSrGaF6 using a two-beam mode-mismatched configuration. The results show that it is possible to minimize the TL effect by selecting the appropriate crystal orientation. Our data also show that the anisotropy of the linear thermal expansion coefficient drives the amplitude of the TL effect, including the inversion from focusing to defocusing as the crystal orientation angle tends to the c-axis direction. The results may be useful for those working to develop a high-power laser using LiSrAlF6(:Cr) and LiSrGaF6(:Cr) single crystals, allowing for optimization of the designed laser cavity.

© 2008 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).
  2. S. A. Payne, L. K. Smith, R. J. Beach, B. H. T. Chai, J. H. Tassano, L. D. DeaLoach, W. L. Kway, R. W. Solarz, and W. F. Krupke, Appl. Opt. 33, 5526 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
    [CrossRef]
  4. VLOC Catalog, http://www.vloc.com/PDFs/VLOCcat.pdf.
  5. A. Cassanho and H. Jenssen, Laser Focus World 33, 169 (1997).
  6. R. E. Samad, S. L. Baldochi, G. E. C. Nogueira, and N. D. Vieria, Jr., Opt. Lett. 32, 50 (2007).
    [CrossRef]
  7. M. L. Baesso, J. Shen, and R. D. Snook, J. Appl. Phys. 75, 3732 (1994).
    [CrossRef]
  8. V. Pilla, T. Catunda, S. M. Lima, A. N. Medina, M. L. Baesso, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, J. Opt. Soc. Am. B 21, 1784 (2004).
    [CrossRef]
  9. M. Sparks, J. Appl. Phys. 42, 5029 (1971).
    [CrossRef]
  10. A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
    [CrossRef]
  11. A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
    [CrossRef]

2007 (1)

2005 (1)

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

2003 (1)

A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
[CrossRef]

1997 (1)

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

1994 (2)

1993 (1)

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

1992 (1)

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

1971 (1)

M. Sparks, J. Appl. Phys. 42, 5029 (1971).
[CrossRef]

Andrade, A. A.

A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
[CrossRef]

Azcona, Z. I.

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

Baesso, M. L.

V. Pilla, T. Catunda, S. M. Lima, A. N. Medina, M. L. Baesso, H. P. Jenssen, and A. Cassanho, J. Opt. Soc. Am. B 21, 1784 (2004).
[CrossRef]

A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
[CrossRef]

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

Baldochi, S. L.

Beach, R.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Beach, R. J.

Beaud, P.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Bereciartua, P.

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

Bodnar, I.

A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
[CrossRef]

Cassanho, A.

Catunda, T.

Cerqua-Richardson, A.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Chai, B. H. T.

S. A. Payne, L. K. Smith, R. J. Beach, B. H. T. Chai, J. H. Tassano, L. D. DeaLoach, W. L. Kway, R. W. Solarz, and W. F. Krupke, Appl. Opt. 33, 5526 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

DeaLoach, L. D.

DeSalvo, R. J.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Ditmire, T.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Doyle, S.

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

Friese, K.

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

Garnov, S. V.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Grzechnik, A.

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

Hagan, D. J.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Ignattk, W.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Jenssen, H.

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

Jenssen, H. P.

Kathleen, S. M. K.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Krupke, W. F.

Kway, W. L.

Lima, S. M.

Medina, A. N.

Mura, J.

A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
[CrossRef]

Nogueira, G. E. C.

Olsen, R.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Payne, S. A.

S. A. Payne, L. K. Smith, R. J. Beach, B. H. T. Chai, J. H. Tassano, L. D. DeaLoach, W. L. Kway, R. W. Solarz, and W. F. Krupke, Appl. Opt. 33, 5526 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Perry, M. D.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Pilla, V.

Quarles, G. J.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Richardson, M. C.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Said, A. A.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Samad, R. E.

Sheik-Bahae, M.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (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]

Soileau, M. J.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Solarz, R. W.

Sparks, M.

M. Sparks, J. Appl. Phys. 42, 5029 (1971).
[CrossRef]

Tassano, J. H.

Van Stryland, E. W.

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Vieria, N. D.

Weston, J.

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Appl. Opt. (1)

J. Appl. Phys. (2)

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

M. Sparks, J. Appl. Phys. 42, 5029 (1971).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Laser Focus World (2)

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

M. D. Perry, S. A. Payne, T. Ditmire, R. Beach, G. J. Quarles, W. Ignattk, R. Olsen, and J. Weston, Laser Focus World 29, 85 (1993).

Mater. Res. Bull. (1)

A. Grzechnik, Z. I. Azcona, P. Bereciartua, K. Friese, and S. Doyle, Mater. Res. Bull. 40, 1976 (2005).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Proc. SPIE (1)

M. C. Richardson, M. J. Soileau, P. Beaud, R. J. DeSalvo, S. V. Garnov, D. J. Hagan, S. M. K. Kathleen, A. Cerqua-Richardson, M. Sheik-Bahae, A. A. Said, E. W. Van Stryland, and B. H. T. Chai, Proc. SPIE 1848, 392 (1992).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

A. A. Andrade, T. Catunda, I. Bodnar, J. Mura, and M. L. Baesso, Rev. Sci. Instrum. 74, 877 (2003).
[CrossRef]

Other (1)

VLOC Catalog, http://www.vloc.com/PDFs/VLOCcat.pdf.

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

(a) Experimental setup for TLS and (b) details of the crystal axis orientations in relation to the beam direction (Poynting vector S).

Fig. 2
Fig. 2

TL signal for (a) Li Sr Al F 6 ( : Cr ) and (b) Li Sr Ga F 6 ( : Cr ) at different angles between the c axis and the propagation laser direction ( γ ) . The solid curves represent the fitting obtained with Eq. (1).

Fig. 3
Fig. 3

Values of θ PL as a function of γ for (●) Li Sr Al F 6 ( : Cr ) and (◻) Li Sr Ga F 6 ( : Cr ) , The curves represent fittings obtained with Eq. (3). Inset, TL signal normalized by the signal obtained with the laser propagating in the direction parallel to the c axis (for both crystals) and for (◆) low silica calcium aluminosilicate glass.

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Thermo-Optic Parameters for the LISAF and LISGAF Crystals

Equations (5)

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

I ( t ) = I ( 0 ) { 1 θ 2 a tan [ 2 m V [ ( 1 + 2 m ) 2 + V 2 ] t c 2 t + 1 + 2 m + V 2 ] } 2 ,
θ = P A e L K λ p φ d s d T , t c = ϖ 2 4 D ,
d s d T = d n d T + ( n 1 ) ( 1 + ν ) α ,
α = ± ( α a sin γ ) 2 ( α c cos γ ) 2 ,
( θ P L ) = const [ ± ( n E a 1 ) ( 1 + v ) ( α a sin γ ) 2 ( α c cos γ ) 2 + ( d n d T ) E a ] .

Metrics