Abstract

A diode-end-pumped passively mode-locked femtosecond Tm-doped calcium lithium niobium gallium garnet (Tm:CLNGG) disordered crystal laser was demonstrated for the first time to our knowledge. With a 790 nm laser diode pumping, stable CW mode-locking operation was obtained by using a semiconductor saturable absorber mirror. The disordered crystal laser generated mode-locked pulses as short as 479 fs, with an average output power of 288 mW, and repetition rate of 99 MHz in 2 μm spectral region.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. W. Henderson, C. P. Hale, J. R. Magee, M. J. Kavaya, and A. V. Huffaker, Opt. Lett. 16, 773 (1991).
    [CrossRef]
  2. P. A. Budni, L. A. Pomeranz, M. L. Lemons, C. A. Miller, J. R. Mosto, and E. P. Chicklis, J. Opt. Soc. Am. B 17, 723 (2000).
    [CrossRef]
  3. T. Fuji, N. Ishii, C. Y. Teisset, X. Gu, T. Metzger, A. Baltuska, N. Forget, D. Kaplan, A. Galvanauskas, and F. Krausz, Opt. Lett. 31, 1103 (2006).
    [CrossRef]
  4. B. Walsh, Laser Phys. 19, 855 (2009).
    [CrossRef]
  5. L. F. Johnson, J. Appl. Phys. 34, 897 (1963).
    [CrossRef]
  6. E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
    [CrossRef]
  7. P. Koopmann, S. Lamrini, K. Scholle, P. Fuhrberg, K. Petermann, and G. Huber, Opt. Lett. 36, 948 (2011).
    [CrossRef]
  8. M. Schellhorn, S. Ngcobo, and C. Bollig, Appl. Phys. B 94, 195 (2009).
    [CrossRef]
  9. C. Hönninger, R. Paschotta, F. Morier-Genoud, M. Moser, and U. Keller, J. Opt. Soc. Am. B 16, 46 (1999).
    [CrossRef]
  10. N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
    [CrossRef]
  11. F. Fusari, A. A. Lagatsky, G. Jose, S. Calvez, A. Jha, M. D. Dawson, J. A. Gupta, W. Sibbett, and C. T. A. Brown, Opt. Express 18, 22090 (2010).
    [CrossRef]
  12. A. A. Lagatsky, F. Fusari, S. Calvez, S. V. Kurilchik, V. E. Kisel, N. V. Kuleshov, M. D. Dawson, C. T. A. Brown, and W. Sibbett, Opt. Lett. 35, 172 (2010).
    [CrossRef]
  13. A. A. Lagatsky, X. Han, M. D. Serrano, C. Cascales, C. Zaldo, S. Calvez, M. D. Dawson, J. A. Gupta, C. T. A. Brown, and W. Sibbett, Opt. Lett. 35, 3027 (2010).
    [CrossRef]
  14. N. Coluccelli, A. Lagatsky, A. D. Lieto, M. Tonelli, G. Galzerano, W. Sibbett, and P. Laporta, Opt. Lett. 36, 3209 (2011).
    [CrossRef]
  15. A. A. Lagatsky, S. Calvez, J. A. Gupta, V. E. Kisel, N. V. Kuleshov, C. T. A. Brown, M. D. Dawson, and W. Sibbett, Opt. Express 19, 9995 (2011).
    [CrossRef]
  16. A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
    [CrossRef]
  17. R. C. Sharp, D. E. Spock, N. Pan, and J. Elliot, Opt. Lett. 21, 881 (1996).
    [CrossRef]
  18. G. Imeshev, and M. E. Fermann, Opt. Express 13, 7424 (2005).
    [CrossRef]
  19. G. Q. Xie, D. Y. Tang, W. D. Tan, H. Luo, H. J. Zhang, H. H. Yu, and J. Y. Wang, Opt. Lett. 34, 103 (2009).
    [CrossRef]
  20. W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).
  21. W. B. Cho, A. Schmidt, J. H. Yim, S. Y. Choi, S. Lee, F. Rotermund, U. Griebner, G. Steinmeyer, V. Petrov, X. Mateos, M. C. Pujol, J. J. Carvajal, M. Aguiló, and F. Díaz, Opt. Express 17, 11007 (2009).
    [CrossRef]
  22. R. Paschotta and U. Keller, Appl. Phys. B 73, 653 (2001).
    [CrossRef]

2011 (4)

2010 (4)

2009 (4)

2006 (1)

2005 (1)

2001 (1)

R. Paschotta and U. Keller, Appl. Phys. B 73, 653 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

1999 (1)

1997 (1)

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

1991 (1)

1963 (1)

L. F. Johnson, J. Appl. Phys. 34, 897 (1963).
[CrossRef]

Aguiló, M.

Alanko, J.-P.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Baltuska, A.

Beach, R. J.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Bollig, C.

M. Schellhorn, S. Ngcobo, and C. Bollig, Appl. Phys. B 94, 195 (2009).
[CrossRef]

Brown, C. T. A.

Budni, P. A.

Calvez, S.

Carvajal, J. J.

Cascales, C.

Chicklis, E. P.

Cho, W. B.

Choi, S. Y.

Coluccelli, N.

N. Coluccelli, A. Lagatsky, A. D. Lieto, M. Tonelli, G. Galzerano, W. Sibbett, and P. Laporta, Opt. Lett. 36, 3209 (2011).
[CrossRef]

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

Dawson, M. D.

Di Lieto, A.

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

Díaz, F.

Elliot, J.

Emanuel, M. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Fermann, M. E.

Forget, N.

Fuhrberg, P.

Fuji, T.

Fusari, F.

Galvanauskas, A.

Galzerano, G.

N. Coluccelli, A. Lagatsky, A. D. Lieto, M. Tonelli, G. Galzerano, W. Sibbett, and P. Laporta, Opt. Lett. 36, 3209 (2011).
[CrossRef]

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

Gao, W. L.

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Gatti, D.

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

Grebing, C.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Griebner, U.

Gu, X.

Guina, M.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Gupta, J. A.

Hale, C. P.

Han, X.

Härkönen, A.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Henderson, S. W.

Honea, E. C.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Hönninger, C.

Huber, G.

Huffaker, A. V.

Imeshev, G.

Ishii, N.

Jha, A.

Johnson, L. F.

L. F. Johnson, J. Appl. Phys. 34, 897 (1963).
[CrossRef]

Jose, G.

Kaplan, D.

Kavaya, M. J.

Keller, U.

Kisel, V. E.

Koopmann, P.

Koskinen, R.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Krausz, F.

Kuleshov, N. V.

Kurilchik, S. V.

Lagatsky, A.

Lagatsky, A. A.

Lamrini, S.

Laporta, P.

N. Coluccelli, A. Lagatsky, A. D. Lieto, M. Tonelli, G. Galzerano, W. Sibbett, and P. Laporta, Opt. Lett. 36, 3209 (2011).
[CrossRef]

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

Lee, S.

Lemons, M. L.

Lieto, A. D.

Liu, M. N.

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Luo, H.

Ma, J.

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Magee, J. R.

Mateos, X.

Metzger, T.

Miller, C. A.

Mitchell, S. C.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Morier-Genoud, F.

Moser, M.

Mosto, J. R.

Ngcobo, S.

M. Schellhorn, S. Ngcobo, and C. Bollig, Appl. Phys. B 94, 195 (2009).
[CrossRef]

Paajaste, J.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Pan, N.

Paschotta, R.

Payne, S. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Petermann, K.

Petrov, V.

Pomeranz, L. A.

Pujol, M. C.

Qian, L. J.

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Rotermund, F.

Schellhorn, M.

M. Schellhorn, S. Ngcobo, and C. Bollig, Appl. Phys. B 94, 195 (2009).
[CrossRef]

Schmidt, A.

Scholle, K.

Serrano, M. D.

Sharp, R. C.

Sibbett, W.

Skidmore, J. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Speth, J. A.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Spock, D. E.

Steinmeyer, G.

Suomalainen, S.

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

Sutton, S. B.

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

Tan, W. D.

Tang, D. Y.

Teisset, C. Y.

Tonelli, M.

N. Coluccelli, A. Lagatsky, A. D. Lieto, M. Tonelli, G. Galzerano, W. Sibbett, and P. Laporta, Opt. Lett. 36, 3209 (2011).
[CrossRef]

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

Walsh, B.

B. Walsh, Laser Phys. 19, 855 (2009).
[CrossRef]

Wang, J. Y.

G. Q. Xie, D. Y. Tang, W. D. Tan, H. Luo, H. J. Zhang, H. H. Yu, and J. Y. Wang, Opt. Lett. 34, 103 (2009).
[CrossRef]

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Xie, G. Q.

G. Q. Xie, D. Y. Tang, W. D. Tan, H. Luo, H. J. Zhang, H. H. Yu, and J. Y. Wang, Opt. Lett. 34, 103 (2009).
[CrossRef]

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Yim, J. H.

Yu, H. H.

G. Q. Xie, D. Y. Tang, W. D. Tan, H. Luo, H. J. Zhang, H. H. Yu, and J. Y. Wang, Opt. Lett. 34, 103 (2009).
[CrossRef]

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Yuan, P.

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Zaldo, C.

Zhang, H. J.

G. Q. Xie, D. Y. Tang, W. D. Tan, H. Luo, H. J. Zhang, H. H. Yu, and J. Y. Wang, Opt. Lett. 34, 103 (2009).
[CrossRef]

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Zhang, J.

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Appl. Phys. B (3)

M. Schellhorn, S. Ngcobo, and C. Bollig, Appl. Phys. B 94, 195 (2009).
[CrossRef]

N. Coluccelli, G. Galzerano, D. Gatti, A. Di Lieto, M. Tonelli, and P. Laporta, Appl. Phys. B 101, 75 (2010).
[CrossRef]

R. Paschotta and U. Keller, Appl. Phys. B 73, 653 (2001).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

A. Härkönen, C. Grebing, J. Paajaste, R. Koskinen, J.-P. Alanko, S. Suomalainen, G. Steinmeyer, and M. Guina, Electron. Lett. 47, 454 (2011).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

E. C. Honea, R. J. Beach, S. B. Sutton, J. A. Speth, S. C. Mitchell, J. A. Skidmore, M. A. Emanuel, and S. A. Payne, IEEE J. Quantum Electron. 33, 1592 (1997).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

L. F. Johnson, J. Appl. Phys. 34, 897 (1963).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Laser Phys. (1)

B. Walsh, Laser Phys. 19, 855 (2009).
[CrossRef]

Laser Phys. Lett. (1)

W. L. Gao, G. Q. Xie, J. Ma, M. N. Liu, P. Yuan, L. J. Qian, H. H. Yu, H. J. Zhang, J. Y. Wang, and J. Zhang, “Spectroscopic characteristics and efficient laser operation of Tm:CLNGG disordered crystal,” Laser Phys. Lett. (to be published).

Opt. Express (4)

Opt. Lett. (8)

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.

Schematic of the passively mode-locked Tm:CLNGG laser. F1, F2: convex lens, f=100mm. M1, M2 and M3: plano-concave highly reflective mirrors, radius of curvature (ROC)=100mm. OC: output coupler.

Fig. 2.
Fig. 2.

Output power versus absorbed pump power in different operation regimes.

Fig. 3.
Fig. 3.

CW mode-locked pulse trains in nanosecond and millisecond time scales.

Fig. 4.
Fig. 4.

Autocorrelation trace and optical spectrum (inset) of the mode-locked pulses.

Metrics