Abstract

We demonstrate a cryogenically cooled Yb:LiYF4 (Yb:YLF) laser with 224W linearly polarized output power (pump-power limited) and a slope efficiency of 68%. The beam quality is characterized by an M21.1 at 60W output and M22.6 at 180W output. This level of average laser power is approximately 2 orders of magnitude higher than demonstrated previously in cryogenic Yb:YLF. Yb:YLF is attractive for femtosecond pulse generation because of its wide gain bandwidth, and this demonstration shows the potential for high-average-power subpicosecond pulse lasers.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. T. Y. Fan, T. Crow, and B. Hoden, Proc. SPIE 3381, 200 (1998).
    [CrossRef]
  2. D. J. Ripin, J. R. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 29, 2154 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
    [CrossRef]
  4. T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
    [CrossRef]
  5. D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
    [CrossRef]
  6. J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
    [CrossRef]
  7. K. H. Hong, A. Siddiqui, J. Moses, J. Gopinath, J. Hybl, F. Ö. Ilday, T. Y. Fan, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 33, 2473 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. J. Kawanaka, K. Yamakawa, H. Nishioka, and K. Ueda, Opt. Lett. 28, 2121 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. J. Kawanaka, K. Yamakawa, H. Nishioka, and K. Ueda, Opt. Express 10, 455 (2002).
    [PubMed]
  10. J. Kawanaka, S. Tokita, H. Nishioka, M. Fujita, K. Yamakawa, K. Ueda, and Y. Izawa, Laser Phys. 13, 1306 (2005).
  11. R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
    [CrossRef]
  12. A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
    [CrossRef]
  13. Y. Akahane, M. Aoyama, A. Sugiyama, R. Kubo, K. Ogawa, K. Tsuji, and K. Yamakawa, Opt. Lett. 33, 494 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. N. Ter-Gabrielyan, L. D. Merkle, A. Ikesue, and M. Dubinskii, Opt. Lett. 33, 1524 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
    [CrossRef]
  16. B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
    [CrossRef]
  17. W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, 3rd ed. (Springer-Verlag), Chap. 7.

2009

B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
[CrossRef]

2008

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Y. Akahane, M. Aoyama, A. Sugiyama, R. Kubo, K. Ogawa, K. Tsuji, and K. Yamakawa, Opt. Lett. 33, 494 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

N. Ter-Gabrielyan, L. D. Merkle, A. Ikesue, and M. Dubinskii, Opt. Lett. 33, 1524 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

K. H. Hong, A. Siddiqui, J. Moses, J. Gopinath, J. Hybl, F. Ö. Ilday, T. Y. Fan, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 33, 2473 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

2005

D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
[CrossRef]

J. Kawanaka, S. Tokita, H. Nishioka, M. Fujita, K. Yamakawa, K. Ueda, and Y. Izawa, Laser Phys. 13, 1306 (2005).

R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
[CrossRef]

2004

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. R. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 29, 2154 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003

2002

1998

T. Y. Fan, T. Crow, and B. Hoden, Proc. SPIE 3381, 200 (1998).
[CrossRef]

Abeeluck, A. K.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Aggarwal, R. L.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. R. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 29, 2154 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Akahane, Y.

Aoyama, M.

Awtry, A. R.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Bensalah, A.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Biesenbach, J.

B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
[CrossRef]

Boulon, G.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Brand, T.

B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
[CrossRef]

Brasseur, J. K.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Brenier, A.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Brown, D. C.

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

Chann, B.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

Crow, T.

T. Y. Fan, T. Crow, and B. Hoden, Proc. SPIE 3381, 200 (1998).
[CrossRef]

Cuchiara, M. H.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Dubinskii, M.

Fan, T. Y.

K. H. Hong, A. Siddiqui, J. Moses, J. Gopinath, J. Hybl, F. Ö. Ilday, T. Y. Fan, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 33, 2473 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. R. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 29, 2154 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

T. Y. Fan, T. Crow, and B. Hoden, Proc. SPIE 3381, 200 (1998).
[CrossRef]

Fujita, M.

J. Kawanaka, S. Tokita, H. Nishioka, M. Fujita, K. Yamakawa, K. Ueda, and Y. Izawa, Laser Phys. 13, 1306 (2005).

Fukuda, T.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Gopinath, J.

Guelzow, J.

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

Guyot, Y.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Haag, M.

B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
[CrossRef]

Hambuecker, S.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Hampton, R. K.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Hoden, B.

T. Y. Fan, T. Crow, and B. Hoden, Proc. SPIE 3381, 200 (1998).
[CrossRef]

Hoffmann, D.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Hong, K. H.

Hybl, J.

Ikesue, A.

Ilday, F. Ö.

Ito, M.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Izawa, Y.

J. Kawanaka, S. Tokita, H. Nishioka, M. Fujita, K. Yamakawa, K. Ueda, and Y. Izawa, Laser Phys. 13, 1306 (2005).

Kärtner, F. X.

Kawanaka, J.

Koechner, W.

W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, 3rd ed. (Springer-Verlag), Chap. 7.

Köhler, B.

B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
[CrossRef]

Kowalewski, K.

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

Kubo, R.

Kuper, J. W.

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

Meng, L. S.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Merkle, L. D.

Miller, N. J.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Moses, J.

Neumann, D. K.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Nishioka, H.

Ochoa, J.

D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
[CrossRef]

Ochoa, J. R.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. R. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 29, 2154 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Ogawa, K.

Ripin, D. J.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. R. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 29, 2154 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Ruebenach, O.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Sato, H.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Schnitzler, C.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Shortoff, K. E.

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

Siddiqui, A.

Singley, J. M.

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

Sinhoff, V.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Spitzberg, J.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

Steckman, G.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Sugiyama, A.

Ter-Gabrielyan, N.

Tilleman, M.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

Tokita, S.

J. Kawanaka, S. Tokita, H. Nishioka, M. Fujita, K. Yamakawa, K. Ueda, and Y. Izawa, Laser Phys. 13, 1306 (2005).

Tsuji, K.

Ueda, K.

Wessling, C.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

West, L.

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

Yager, E.

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

Yamakawa, K.

IEEE J. Quantum Electron.

D. J. Ripin, J. Ochoa, R. L. Aggarwal, and T. Y. Fan, IEEE J. Quantum Electron. 41, 1274 (2005).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.

T. Y. Fan, D. J. Ripin, R. L. Aggarwal, J. R. Ochoa, B. Chann, M. Tilleman, and J. Spitzberg, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 448 (2007).
[CrossRef]

J. Appl. Phys.

R. L. Aggarwal, D. J. Ripin, J. R. Ochoa, and T. Y. Fan, J. Appl. Phys. 98, 103514 (2005).
[CrossRef]

Laser Phys.

J. Kawanaka, S. Tokita, H. Nishioka, M. Fujita, K. Yamakawa, K. Ueda, and Y. Izawa, Laser Phys. 13, 1306 (2005).

Opt. Express

Opt. Lett.

Opt. Mater.

A. Bensalah, Y. Guyot, M. Ito, A. Brenier, H. Sato, T. Fukuda, and G. Boulon, Opt. Mater. 26, 375 (2004).
[CrossRef]

Proc. SPIE

C. Schnitzler, S. Hambuecker, O. Ruebenach, V. Sinhoff, G. Steckman, L. West, C. Wessling, and D. Hoffmann, Proc. SPIE 6456, 645612 (2007).
[CrossRef]

B. Köhler, T. Brand, M. Haag, and J. Biesenbach, Proc. SPIE 7198, 719810 (2009).
[CrossRef]

D. C. Brown, J. M. Singley, E. Yager, K. Kowalewski, J. Guelzow, and J. W. Kuper, Proc. SPIE 6952, 69520K (2008).
[CrossRef]

J. K. Brasseur, A. K. Abeeluck, A. R. Awtry, L. S. Meng, K. E. Shortoff, N. J. Miller, R. K. Hampton, M. H. Cuchiara, and D. K. Neumann, Proc. SPIE 6952, 69520L (2008).
[CrossRef]

T. Y. Fan, T. Crow, and B. Hoden, Proc. SPIE 3381, 200 (1998).
[CrossRef]

Other

W. Koechner, Solid-State Laser Engineering, 3rd ed. (Springer-Verlag), Chap. 7.

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Polarized absorption cross section of Yb:YLF at 80 K . E a , dashed curve; E c , solid curve.

Fig. 2
Fig. 2

Polarized emission cross section of Yb:YLF at 80 K . E a , dashed curve; E c , solid curve.

Fig. 3
Fig. 3

Schematic diagram of the end-pumped cryogenic Yb:YLF cw oscillator in this experiment.

Fig. 4
Fig. 4

Average output power versus absorbed pump power of the cryogenic Yb:YLF cw oscillator. The flat output coupler had a reflectivity of 44%. The diode pump was unpolarized. The pump wavelength was 960 nm with an FWHM that increased from 1.5 to 2.6 nm in the range of pump powers.

Fig. 5
Fig. 5

The free lasing spectrum is shown at 170 W output power. The resolution is 0.02 nm . Without polarizing elements in the resonator, the output was polarized along the c axis. Longitudinal modes are apparent.

Equations (1)

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

10 6

Metrics