Abstract

High-power diode-pumped laser operation at 992993nm under a pumping wavelength of 981 of 986nm is demonstrated with Yb:CaF2 operating at cryogenic temperature (77K), leading to extremely low quantum defects of 1.2% and 0.7%, respectively. An average output power of 33W has been produced with an optical efficiency of 35%. This represents, to the best of our knowledge, the best laser performance ever obtained at such low quantum defects on intense laser lines.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. P. Sorokin and M. J. Stevenson, Phys. Rev. Lett. 5, 557 (1960).
    [CrossRef]
  2. J. Kawanaka, K. Yamakawa, H. Nishioka, and K.-I. Ueda, Opt. Lett. 28, 2121 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. L. E. Zapata, D. J. Ripin, and T. Y. Fan, Opt. Lett. 35, 1854 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
    [CrossRef]
  5. S. Ricaud, D. N. Papadopoulos, P. Camy, J. L. Doualan, R. Moncorgé, A. Courjaud, E. Mottay, P. Georges, and F. Druon, Opt. Lett. 35, 3757 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
    [CrossRef]
  7. V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
    [CrossRef]
  8. M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
    [CrossRef]
  9. M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
    [CrossRef]
  10. V. Petit, P. Camy, J. L. Doualan, X. Portier, and R. Moncorgé, Phys. Rev. B 78, 085131 (2008).
    [CrossRef]
  11. G. A. Slack, Phys. Rev. 122, 1451 (1961).
    [CrossRef]
  12. J. Boudeile, J. Didierjean, P. Camy, J. L. Doualan, A. Benayad, V. Ménard, R. Moncorgé, F. Druon, F. Balembois, and P. Georges, Opt. Express 16, 10098 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. A. Lucca, M. Jacquemet, F. Druon, F. Balembois, P. Georges, P. Camy, J. L. Doualan, and R. Moncorgé, Opt. Lett. 29, 1879 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. F. Friebel, F. Druon, J. Boudeile, D. N. Papadopoulos, M. Hanna, P. Georges, P. Camy, J. L. Doualan, A. Benayad, R. Moncorgé, C. Cassagne, and G. Boudebs, Opt. Lett. 34, 1474 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. M. Siebold, M. Hornung, R. Boedefeld, S. Podleska, S. Klingebiel, C. Wandt, F. Krausz, S. Karsch, R. Uecker, A. Jochmann, J. Hein, and M. C. Kaluza, Opt. Lett. 33, 2770(2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. S. Ricaud, F. Druon, D. Papadopoulos, P. Camy, J.-L. Doualan, R. Moncorgé, M. Delaigue, A. Courjaud, P. Georges, and E. Mottay, Opt. Lett. 35, 2415 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. J. Hellström, B. Jacobsson, V. Pasiskevicius, and F. Laurell, Opt. Express 15, 13930 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. J. Petit, P. Goldner, B. Viana, J. Didierjean, F. Balembois, F. Druon, and P. Georges in Advanced Solid-State Photonics (Optical Society of America, 2006), paper WD1.
  19. D. Geskus, S. Aravazhi, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Opt. Express 18, 26107 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]

2010 (4)

2009 (2)

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

F. Friebel, F. Druon, J. Boudeile, D. N. Papadopoulos, M. Hanna, P. Georges, P. Camy, J. L. Doualan, A. Benayad, R. Moncorgé, C. Cassagne, and G. Boudebs, Opt. Lett. 34, 1474 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (3)

2007 (1)

2004 (3)

A. Lucca, M. Jacquemet, F. Druon, F. Balembois, P. Georges, P. Camy, J. L. Doualan, and R. Moncorgé, Opt. Lett. 29, 1879 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

J. Kawanaka, K. Yamakawa, H. Nishioka, and K.-I. Ueda, Opt. Lett. 28, 2121 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

1984 (1)

C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
[CrossRef]

1961 (1)

G. A. Slack, Phys. Rev. 122, 1451 (1961).
[CrossRef]

1960 (1)

P. P. Sorokin and M. J. Stevenson, Phys. Rev. Lett. 5, 557 (1960).
[CrossRef]

Ališauskas, S.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Andriukaitis, G.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Aravazhi, S.

Balembois, F.

Baltuška, A.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Benayad, A.

Bill, H.

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

Boedefeld, R.

Boudebs, G.

Boudeile, J.

Boulon, G.

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Camy, P.

Camy, P.?

V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
[CrossRef]

Cassagne, C.

Catlow, C.

C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
[CrossRef]

Chadwik, A.

C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
[CrossRef]

Courjaud, A.

Danielius, R.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Delaigue, M.

Didierjean, J.

J. Boudeile, J. Didierjean, P. Camy, J. L. Doualan, A. Benayad, V. Ménard, R. Moncorgé, F. Druon, F. Balembois, and P. Georges, Opt. Express 16, 10098 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

J. Petit, P. Goldner, B. Viana, J. Didierjean, F. Balembois, F. Druon, and P. Georges in Advanced Solid-State Photonics (Optical Society of America, 2006), paper WD1.

Doualan, J. L.

Doualan, J.-L.

Druon, F.

Falin, M. L.

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

Fan, T. Y.

Fermann, M. E.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Friebel, F.

Fukuda, T.

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Georges, P.

Gerasimov, K. I.

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

Geskus, D.

Giniunas, L.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Goldner, P.

J. Petit, P. Goldner, B. Viana, J. Didierjean, F. Balembois, F. Druon, and P. Georges in Advanced Solid-State Photonics (Optical Society of America, 2006), paper WD1.

Goutaudier, C.

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Greaves, G.

C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
[CrossRef]

Guyot, Y.

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Hanna, M.

Hein, J.

Hellstro¨m, J.

Hornung, M.

Irshad, A.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Ito, M.

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Jacobsson, B.

Jacquemet, M.

Jochmann, A.

Kaluza, M. C.

Karsch, S.

Kawanaka, J.

Klingebiel, S.

Krausz, F.

Lai, W. J.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Latypov, V. A.

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

Laurell, F.

Lebbou, K.

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Leushin, A. M.

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

Li, H.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Li, R.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Lovy, D.

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

Lucca, A.

Marcinkevicius, A.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Ménard, V.

Ménard, V.?

V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
[CrossRef]

Moncorgé, R.

Moncorgé, R.?

V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
[CrossRef]

Moroney, L.

C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
[CrossRef]

Mottay, E.

Nishioka, H.

Papadopoulos, D.

Papadopoulos, D. N.

Pasiskevicius, V.

Petit, J.

J. Petit, P. Goldner, B. Viana, J. Didierjean, F. Balembois, F. Druon, and P. Georges in Advanced Solid-State Photonics (Optical Society of America, 2006), paper WD1.

Petit, V.

V. Petit, P. Camy, J. L. Doualan, X. Portier, and R. Moncorgé, Phys. Rev. B 78, 085131 (2008).
[CrossRef]

Petit, V.?

V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
[CrossRef]

Phua, P. B.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Podleska, S.

Pollnau, M.

Portier, X.

V. Petit, P. Camy, J. L. Doualan, X. Portier, and R. Moncorgé, Phys. Rev. B 78, 085131 (2008).
[CrossRef]

Pugžlys, A.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Ricaud, S.

Ripin, D. J.

Sidorov, D.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Siebold, M.

Slack, G. A.

G. A. Slack, Phys. Rev. 122, 1451 (1961).
[CrossRef]

Sorokin, P. P.

P. P. Sorokin and M. J. Stevenson, Phys. Rev. Lett. 5, 557 (1960).
[CrossRef]

Stevenson, M. J.

P. P. Sorokin and M. J. Stevenson, Phys. Rev. Lett. 5, 557 (1960).
[CrossRef]

Su, L.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Uecker, R.

Ueda, K.-I.

Viana, B.

J. Petit, P. Goldner, B. Viana, J. Didierjean, F. Balembois, F. Druon, and P. Georges in Advanced Solid-State Photonics (Optical Society of America, 2006), paper WD1.

Wandt, C.

Wörhoff, K.

Xu, J.

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

Yamakawa, K.

Zapata, L. E.

Appl. Phys. B (2)

V.  Petit, J. L. Doualan, P.  Camy, V.  Ménard, and R.  Moncorgé, Appl. Phys. B 78, 681 (2004).
[CrossRef]

A. Pugžlys, G. Andriukaitis, D. Sidorov, A. Irshad, A. Baltuška, W. J. Lai, P. B. Phua, L. Su, J. Xu, H. Li, R. Li, S. Ališauskas, A. Marcinkevicius, M. E. Fermann, L. Giniunas, and R. Danielius, Appl. Phys. B 97, 339 (2009).
[CrossRef]

J. Lumin. (1)

M. L. Falin, K. I. Gerasimov, V. A. Latypov, A. M. Leushin, H. Bill, and D. Lovy, J. Lumin. 102–103, 239 (2003).
[CrossRef]

J. Phys. Condens. Matter (1)

M. Ito, C. Goutaudier, Y. Guyot, K. Lebbou, T. Fukuda, and G. Boulon, J. Phys. Condens. Matter 16, 1501 (2004).
[CrossRef]

Nature (1)

C. Catlow, A. Chadwik, G. Greaves, and L. Moroney, Nature 312, 601 (1984) and references therein.
[CrossRef]

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (7)

Phys. Rev. (1)

G. A. Slack, Phys. Rev. 122, 1451 (1961).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

V. Petit, P. Camy, J. L. Doualan, X. Portier, and R. Moncorgé, Phys. Rev. B 78, 085131 (2008).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (1)

P. P. Sorokin and M. J. Stevenson, Phys. Rev. Lett. 5, 557 (1960).
[CrossRef]

Other (1)

J. Petit, P. Goldner, B. Viana, J. Didierjean, F. Balembois, F. Druon, and P. Georges in Advanced Solid-State Photonics (Optical Society of America, 2006), paper WD1.

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Spectroscopic lines of Yb : CaF 2 at 77 K , (b) experimental measurements of pump and laser wavelengths for pumping at 981(blue curve) or 986 nm (red curve), and gain cross section of the Yb : CaF 2 at 77 K and for β = 0.1 (purple curve).

Fig. 2
Fig. 2

Experimental setup.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Experimental and theoretical emission wavelengths and laser power obtained for different output couplers. (b) Corresponding laser power (at optimum) versus absorbed pump power at 981 nm obtained with a 15% output coupler and associated beam profiles at low and high powers.

Fig. 4
Fig. 4

Theoretical emission wavelength and theoretical percentage of absorbed pump power at 986 nm versus β. Experimental laser wavelength and laser efficiency have been plotted for the optimal value β = 0.09 (15% output coupler).

Equations (1)

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

( 1 T oc L ) exp ( ( β σ em + ( 1 β ) σ abs ) N l ) = 1 ,

Metrics