Abstract

We report the fabrication and performance of a highly efficient, monolithic distributed-Bragg-reflector channel waveguide laser in ytterbium-doped aluminum oxide. The 1cm long device was fabricated on a standard thermally oxidized silicon substrate and was optically pumped with a 976nm laser diode. Single-longitudinal-mode and single-polarization operation was achieved at a wavelength of 1021.2nm. Continuous-wave output powers of up to 47mW and a launched pump power threshold of 10mW resulted in a slope efficiency of 67%.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. Florea and K. A. Winick, J. Lightwave Technol. 17, 1593 (1999).
    [CrossRef]
  2. M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.
  3. M. Ams, P. Dekker, G. D. Marshall, and M. J. Withford, Opt. Lett. 34, 247 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, J. Opt. Soc. Am. B 27, 187 (2010).
    [CrossRef]
  5. J. D. B. Bradley, R. Stoffer, L. Agazzi, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Opt. Lett. 35, 73 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. D. B. Bradley, M. C. Silva, M. Gay, L. Bramerie, A. Driessen, K. Wörhoff, J. C. Simon, and M. Pollnau, Opt. Express 17, 22201 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
    [CrossRef]
  8. E. H. Bernhardi, H. A. G. M. van Wolferen, L. Agazzi, M. R. H. Khan, C. G. H. Roeloffzen, K. Wörhoff, M. Pollnau, and R. M. de Ridder, Opt. Lett. 35, 2394 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
    [CrossRef]
  10. J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
    [CrossRef]
  11. F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
    [CrossRef]
  12. A. Yariv and M. Nakamura, IEEE J. Quantum Electron. QE-13, 233 (1977).
    [CrossRef]
  13. W. W. Rigrod, J. Appl. Phys. 36, 2487 (1965).
    [CrossRef]
  14. D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
    [CrossRef]
  15. D. I. Babic and S. W. Corzine, IEEE J. Quantum Electron. 28, 514 (1992).
    [CrossRef]

2010 (4)

2009 (3)

2007 (1)

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

2005 (1)

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

2000 (1)

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

1992 (1)

D. I. Babic and S. W. Corzine, IEEE J. Quantum Electron. 28, 514 (1992).
[CrossRef]

1977 (1)

A. Yariv and M. Nakamura, IEEE J. Quantum Electron. QE-13, 233 (1977).
[CrossRef]

1965 (1)

W. W. Rigrod, J. Appl. Phys. 36, 2487 (1965).
[CrossRef]

Agazzi, L.

Ams, M.

Ay, F.

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, J. Opt. Soc. Am. B 27, 187 (2010).
[CrossRef]

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

Babic, D. I.

D. I. Babic and S. W. Corzine, IEEE J. Quantum Electron. 28, 514 (1992).
[CrossRef]

Bakker, A.

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
[CrossRef]

Bernhardi, E. H.

Blauwendraat, T. P.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

Bradley, J. D. B.

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, L. Agazzi, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Opt. Lett. 35, 73 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, J. Opt. Soc. Am. B 27, 187 (2010).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, M. C. Silva, M. Gay, L. Bramerie, A. Driessen, K. Wörhoff, J. C. Simon, and M. Pollnau, Opt. Express 17, 22201 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

Bramerie, L.

Corzine, S. W.

D. I. Babic and S. W. Corzine, IEEE J. Quantum Electron. 28, 514 (1992).
[CrossRef]

de Ridder, R. M.

E. H. Bernhardi, H. A. G. M. van Wolferen, L. Agazzi, M. R. H. Khan, C. G. H. Roeloffzen, K. Wörhoff, M. Pollnau, and R. M. de Ridder, Opt. Lett. 35, 2394 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

Dekker, P.

Driessen, A.

Dyndgaard, M.

M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.

Florea, C.

Fontaine, N.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Funk, D. S.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Gay, M.

Geskus, D.

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, J. Opt. Soc. Am. B 27, 187 (2010).
[CrossRef]

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

Guldberg-Kjær, S.

M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.

Hayden, J. S.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Hoekstra, H. J. W. M.

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

Houde-Walter, S. N.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Hubner, J.

M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.

Khan, M. R. H.

Lambeck, P. V.

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

Laurent-Lund, C.

M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.

Liu, W.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Marshall, G. D.

Nakamura, M.

A. Yariv and M. Nakamura, IEEE J. Quantum Electron. QE-13, 233 (1977).
[CrossRef]

Obarski, G. E.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Peskin, A. P.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Peters, P. M.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Pollnau, M.

Poulsen, M. R.

M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.

Rigrod, W. W.

W. W. Rigrod, J. Appl. Phys. 36, 2487 (1965).
[CrossRef]

Roeloffzen, C. G. H.

Sanford, N. A.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Silva, M. C.

Simon, J. C.

Stoffer, R.

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, L. Agazzi, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Opt. Lett. 35, 73 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

van Soest, F. J.

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

van Wolferen, H. A. G. M.

E. H. Bernhardi, H. A. G. M. van Wolferen, L. Agazzi, M. R. H. Khan, C. G. H. Roeloffzen, K. Wörhoff, M. Pollnau, and R. M. de Ridder, Opt. Lett. 35, 2394 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

Veasey, D. L.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Winick, K. A.

Withford, M. J.

Wörhoff, K.

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, L. Agazzi, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Opt. Lett. 35, 73 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, J. Opt. Soc. Am. B 27, 187 (2010).
[CrossRef]

E. H. Bernhardi, H. A. G. M. van Wolferen, L. Agazzi, M. R. H. Khan, C. G. H. Roeloffzen, K. Wörhoff, M. Pollnau, and R. M. de Ridder, Opt. Lett. 35, 2394 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. B. Bradley, M. C. Silva, M. Gay, L. Bramerie, A. Driessen, K. Wörhoff, J. C. Simon, and M. Pollnau, Opt. Express 17, 22201 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

Yariv, A.

A. Yariv and M. Nakamura, IEEE J. Quantum Electron. QE-13, 233 (1977).
[CrossRef]

Young, M.

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (3)

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

D. I. Babic and S. W. Corzine, IEEE J. Quantum Electron. 28, 514 (1992).
[CrossRef]

A. Yariv and M. Nakamura, IEEE J. Quantum Electron. QE-13, 233 (1977).
[CrossRef]

IEEE Photonics Technol. Lett. (1)

J. D. B. Bradley, R. Stoffer, A. Bakker, L. Agazzi, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, IEEE Photonics Technol. Lett. 22, 278 (2010).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

W. W. Rigrod, J. Appl. Phys. 36, 2487 (1965).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Non-Cryst. Solids (1)

D. L. Veasey, D. S. Funk, P. M. Peters, N. A. Sanford, G. E. Obarski, N. Fontaine, M. Young, A. P. Peskin, W. Liu, S. N. Houde-Walter, and J. S. Hayden, J. Non-Cryst. Solids 263–264, 369 (2000).
[CrossRef]

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

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

F. J. van Soest, H. A. G. M. van Wolferen, H. J. W. M. Hoekstra, R. M. de Ridder, K. Wörhoff, and P. V. Lambeck, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 6568 (2005).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (3)

Other (1)

M. Dyndgaard, S. Guldberg-Kjær, M. R. Poulsen, J. Hubner, and C. Laurent-Lund, in Integrated Photonics Research, T.Li, ed., OSA Trends in Optics and Photonics (Optical Society of America, 2000), Vol.  45, paper IFH2.

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

Experimental setup for characterizing the performance of the Al 2 O 3 : Yb 3 + DBR waveguide laser.

Fig. 2
Fig. 2

Measured power characteristics of the Al 2 O 3 : Yb 3 + DBR waveguide laser.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Measured laser emission spectrum at the maximum output power. (b) Calculated reflection spectrum of a single Bragg reflector (solid curve) along with the reflection spectrum of the entire DBR cavity (dashed curve) showing the three potential longitudinal modes.

Metrics