Abstract

We recently reported that Ti3+-doped low-silica calcium aluminosilicate glass presents long luminescence lifetime (170μs) and broad emission band (190nm) shifted toward the visible region when compared with those from Ti3+:sapphire single crystal and Ti3+-doped glasses [Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008) ]. Here we demonstrate that this glass also shows high values of both gain cross section (4.7×1019cm2) and luminescence quantum efficiency (70%). By comparing these values with those for Ti3+:sapphire crystal, we can conclude that the studied Ti3+-doped glass is a promising system for tunable solid-state lasers.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. F. Moulton, J. Opt. Soc. Am. B 3, 125 (1986).
    [CrossRef]
  2. I. D. Jung, F. X. Kärtner, N. Matuschek, D. H. Sutter, F. Morier-Genoud, G. Zhang, U. Keller, V. Scheuer, M. Tilsch, and T. Tschudi, Opt. Lett. 22, 1009 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
    [CrossRef]
  4. D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
    [CrossRef]
  5. L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
    [CrossRef]
  7. I. M. Batyaev and Y. G. Kobezhikov, Tech. Phys. 48, 889 (2003).
    [CrossRef]
  8. M. Akiyama, C.-N. Xu, and K. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 81, 457 (2002).
    [CrossRef]
  9. S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
    [CrossRef]
  10. G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
    [CrossRef]
  11. Y. Li, I. Duncan, and T. Morrow, J. Lumin. 52, 275 (1992).
    [CrossRef]
  12. L. Merkle, H. R. Verdun, U. Brauch, G. F. de la Fuente, E. Behrens, L. M. Thomas, and T. H. Allik, J. Opt. Soc. Am. B 6, 2342 (1989).
    [CrossRef]
  13. T. Wegner and K. Petermann, Appl. Phys. B 49, 275 (1989).
    [CrossRef]

2008

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2003

D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
[CrossRef]

I. M. Batyaev and Y. G. Kobezhikov, Tech. Phys. 48, 889 (2003).
[CrossRef]

2002

M. Akiyama, C.-N. Xu, and K. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 81, 457 (2002).
[CrossRef]

2001

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

2000

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

1997

1993

M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
[CrossRef]

1992

Y. Li, I. Duncan, and T. Morrow, J. Lumin. 52, 275 (1992).
[CrossRef]

1989

1986

Akiyama, M.

M. Akiyama, C.-N. Xu, and K. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 81, 457 (2002).
[CrossRef]

Allik, T. H.

Andrade, A. A.

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

Andrade, L. H. C.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Astrath, N. G. C.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Baesso, M. L.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
[CrossRef]

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

Batyaev, I. M.

I. M. Batyaev and Y. G. Kobezhikov, Tech. Phys. 48, 889 (2003).
[CrossRef]

Behrens, E.

Bento, A. C.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

Boulon, G.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Brauch, U.

Catunda, T.

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

de la Fuente, G. F.

de Souza, D. F.

D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
[CrossRef]

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

Duncan, I.

Y. Li, I. Duncan, and T. Morrow, J. Lumin. 52, 275 (1992).
[CrossRef]

Fjeldsted, K.

M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
[CrossRef]

Gallagher, H. G.

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Grinberg, M.

M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
[CrossRef]

Guyot, Y.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Han, T. P. J.

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Henderson, B.

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Hernandes, A. C.

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

Jung, I. D.

Kärtner, F. X.

Keller, U.

Kobezhikov, Y. G.

I. M. Batyaev and Y. G. Kobezhikov, Tech. Phys. 48, 889 (2003).
[CrossRef]

Lebullenger, R.

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

Li, Y.

Y. Li, I. Duncan, and T. Morrow, J. Lumin. 52, 275 (1992).
[CrossRef]

Lima, S. M.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

Mandelis, A.

M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
[CrossRef]

Matuschek, N.

Medina, A. N.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Merkle, L.

Miranda, L. C. M.

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

Morier-Genoud, F.

Morrow, T.

Y. Li, I. Duncan, and T. Morrow, J. Lumin. 52, 275 (1992).
[CrossRef]

Moulton, P. F.

Nonaka, K.

M. Akiyama, C.-N. Xu, and K. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 81, 457 (2002).
[CrossRef]

Novatski, A.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Nunes, L. A. O.

D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
[CrossRef]

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

Othonos, A.

M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
[CrossRef]

Petermann, K.

T. Wegner and K. Petermann, Appl. Phys. B 49, 275 (1989).
[CrossRef]

Rohling, J. H.

D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
[CrossRef]

Sampaio, J. A.

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

Scheuer, V.

Sutter, D. H.

Thomas, L. M.

Tilsch, M.

Tschudi, T.

Udo, P. T.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Verdun, H. R.

Wang, G.

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Wegner, T.

T. Wegner and K. Petermann, Appl. Phys. B 49, 275 (1989).
[CrossRef]

Xu, C.-N.

M. Akiyama, C.-N. Xu, and K. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 81, 457 (2002).
[CrossRef]

Yamaga, M.

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Yosida, T.

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Zhang, G.

Appl. Phys. B

D. F. de Souza, L. A. O. Nunes, J. H. Rohling, and M. L. Baesso, Appl. Phys. B 77, 59 (2003).
[CrossRef]

T. Wegner and K. Petermann, Appl. Phys. B 49, 275 (1989).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

M. Akiyama, C.-N. Xu, and K. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 81, 457 (2002).
[CrossRef]

S. M. Lima, A. A. Andrade, R. Lebullenger, A. C. Hernandes, T. Catunda, and M. L. Baesso, Appl. Phys. Lett. 78, 3220 (2001).
[CrossRef]

J. Lumin.

Y. Li, I. Duncan, and T. Morrow, J. Lumin. 52, 275 (1992).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

J. Phys. Condens. Matter

G. Wang, H. G. Gallagher, T. P. J. Han, B. Henderson, M. Yamaga, and T. Yosida, J. Phys. Condens. Matter 9, 1649 (1997).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. B

D. F. de Souza, J. A. Sampaio, L. A. O. Nunes, M. L. Baesso, A. C. Bento, and L. C. M. Miranda, Phys. Rev. B 62, 3176 (2000).
[CrossRef]

M. Grinberg, A. Mandelis, K. Fjeldsted, and A. Othonos, Phys. Rev. B 48, 5922 (1993).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

L. H. C. Andrade, S. M. Lima, A. Novatski, P. T. Udo, N. G. C. Astrath, A. N. Medina, A. C. Bento, M. L. Baesso, Y. Guyot, and G. Boulon, Phys. Rev. Lett. 100, 027402 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Tech. Phys.

I. M. Batyaev and Y. G. Kobezhikov, Tech. Phys. 48, 889 (2003).
[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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

TL amplitude signal θ as a function of the excitation power P for different Ti 3 + concentrations in LSCAS glasses.

Fig. 2
Fig. 2

Excitation and emission spectra for the 1.5 wt.% Ti O 2 -doped LSCAS glass.

Fig. 3
Fig. 3

Scheme of the GCS apparatus. M, P, F, and Ph represent the mirror, the pinhole, the linear filter (at 632.8 nm ), and the photodetector, respectively. L is the sample thickness. The third harmonic of a pulsed Nd 3 + : YAG laser (at 355 nm ) was used as the pump laser and a He–Ne laser (at 632.8 nm ) as the probe laser.

Tables (2)

Tables Icon

Table 1 TL Amplitude Signal Normalized by the Excitation Power ( θ P ), Effective Absorbance ( A L eff ), Θ= θ P A L eff , and the Fraction of Absorbed Energy Converted into Heat (ϕ)

Tables Icon

Table 2 Luminescence Quantum Efficiency ( η ) for Different Ti 3 + -Doped Materials

Equations (3)

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

θ = P abs K λ p ϕ d s d T ,
ϕ = 1 η λ ex λ e m .
σ g = ( h c λ E η ) ( OG ) [ π ( d 2 ) 2 ] [ 0 L 1 exp ( σ abs N o L ) L d L ] 1 ,

Metrics