Abstract

We report a Cr:ZnSe channel waveguide laser operating at 2486 nm. A maximum power output of 285 mW is achieved and slope efficiencies as high as 45% are demonstrated. Ultrafast laser inscription is used to fabricate the depressed cladding waveguide in a polycrystalline Cr:ZnSe sample. Waveguide structures are proposed as a compact and robust solution to the thermal lensing problem that has so far limited power scaling of transition metal doped II-VI lasers.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
    [CrossRef]
  2. T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
    [CrossRef]
  3. R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
    [CrossRef]
  4. I. T. Sorokina, Opt. Mater. 26, 395 (2004).
    [CrossRef]
  5. P. A. Berry and K. L. Schepler, Opt. Express 18, 15062 (2010).
    [CrossRef]
  6. E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.
  7. G. J. Wagner, B. G. Tiemann, W. J. Alford, and T. J. Carrig, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), WB12.
  8. M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
    [CrossRef]
  9. J. Nilsson and D. N. Payne, Science 332, 921 (2011).
    [CrossRef]
  10. J. E. Williams, V. V. Fedorov, D. V. Martyshkin, I. S. Moskalev, R. P. Camata, and S. B. Mirov, Opt. Express 18, 25999 (2010).
    [CrossRef]
  11. J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
    [CrossRef]
  12. J. R. Macdonald, R. R. Thomson, S. J. Beecher, N. D. Psaila, H. T. Bookey, and A. K. Kar, Opt. Lett. 35, 4036 (2010).
    [CrossRef]
  13. J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
    [CrossRef]
  14. A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
    [CrossRef]
  15. A. G. Okhrimchuk, A. V. Shestakov, I. Khrushchev, and J. Mitchell, Opt. Lett. 30, 2248 (2005).
    [CrossRef]
  16. D. Findlay and R. A. Clay, Phys. Lett. 20, 277 (1966).
    [CrossRef]

2013 (1)

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

2012 (1)

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
[CrossRef]

2011 (2)

J. Nilsson and D. N. Payne, Science 332, 921 (2011).
[CrossRef]

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

2010 (3)

2009 (1)

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

2005 (1)

2004 (2)

T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
[CrossRef]

I. T. Sorokina, Opt. Mater. 26, 395 (2004).
[CrossRef]

1997 (1)

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

1966 (1)

D. Findlay and R. A. Clay, Phys. Lett. 20, 277 (1966).
[CrossRef]

Alford, W. J.

T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
[CrossRef]

G. J. Wagner, B. G. Tiemann, W. J. Alford, and T. J. Carrig, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), WB12.

Badding, J. V.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Beecher, S. J.

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

J. R. Macdonald, R. R. Thomson, S. J. Beecher, N. D. Psaila, H. T. Bookey, and A. K. Kar, Opt. Lett. 35, 4036 (2010).
[CrossRef]

Bennion, I.

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

Berry, P. A.

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

P. A. Berry and K. L. Schepler, Opt. Express 18, 15062 (2010).
[CrossRef]

Bookey, H. T.

Burger, A.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

Camata, R. P.

Cankaya, H.

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
[CrossRef]

Carrig, T. J.

T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
[CrossRef]

G. J. Wagner, B. G. Tiemann, W. J. Alford, and T. J. Carrig, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), WB12.

Chen, K. T.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

Cizmeciyan, M. N.

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
[CrossRef]

Clay, R. A.

D. Findlay and R. A. Clay, Phys. Lett. 20, 277 (1966).
[CrossRef]

DeLoach, L. D.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

Dubov, M.

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

Fedorov, V. V.

J. E. Williams, V. V. Fedorov, D. V. Martyshkin, I. S. Moskalev, R. P. Camata, and S. B. Mirov, Opt. Express 18, 25999 (2010).
[CrossRef]

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

Findlay, D.

D. Findlay and R. A. Clay, Phys. Lett. 20, 277 (1966).
[CrossRef]

Gopalan, V.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

He, R.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Healy, N.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Kar, A. K.

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

J. R. Macdonald, R. R. Thomson, S. J. Beecher, N. D. Psaila, H. T. Bookey, and A. K. Kar, Opt. Lett. 35, 4036 (2010).
[CrossRef]

Khrushchev, I.

Krishnamurthi, M.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Krupke, W. F.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

Kurt, A.

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
[CrossRef]

Macdonald, J. R.

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

J. R. Macdonald, R. R. Thomson, S. J. Beecher, N. D. Psaila, H. T. Bookey, and A. K. Kar, Opt. Lett. 35, 4036 (2010).
[CrossRef]

Martyshkin, D. V.

Mezentsev, V. K.

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

Mirov, M. S.

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

Mirov, S. B.

J. E. Williams, V. V. Fedorov, D. V. Martyshkin, I. S. Moskalev, R. P. Camata, and S. B. Mirov, Opt. Express 18, 25999 (2010).
[CrossRef]

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

Mitchell, J.

Moskalev, I. S.

J. E. Williams, V. V. Fedorov, D. V. Martyshkin, I. S. Moskalev, R. P. Camata, and S. B. Mirov, Opt. Express 18, 25999 (2010).
[CrossRef]

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

Nilsson, J.

J. Nilsson and D. N. Payne, Science 332, 921 (2011).
[CrossRef]

Okhrimchuk, A. G.

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

A. G. Okhrimchuk, A. V. Shestakov, I. Khrushchev, and J. Mitchell, Opt. Lett. 30, 2248 (2005).
[CrossRef]

Page, R. H.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

Patel, F. D.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

Payne, D. N.

J. Nilsson and D. N. Payne, Science 332, 921 (2011).
[CrossRef]

Payne, S. A.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

Peacock, A. C.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Psaila, N. D.

Sazio, P. J. A.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Schaffers, K. I.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

Schepler, K. L.

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

P. A. Berry and K. L. Schepler, Opt. Express 18, 15062 (2010).
[CrossRef]

Schmitz, H.

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

Sennaroglu, A.

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
[CrossRef]

Shestakov, A. V.

Sorokin, E.

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

Sorokina, I. T.

I. T. Sorokina, Opt. Mater. 26, 395 (2004).
[CrossRef]

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

Sparks, J. R.

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Tassano, J. B.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

Thomson, R. R.

Tiemann, B. G.

G. J. Wagner, B. G. Tiemann, W. J. Alford, and T. J. Carrig, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), WB12.

Wagner, G. J.

T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
[CrossRef]

G. J. Wagner, B. G. Tiemann, W. J. Alford, and T. J. Carrig, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), WB12.

Wilke, G. D.

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

Williams, J. E.

Zakel, A.

T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
[CrossRef]

Adv. Mater. (1)

J. R. Sparks, R. He, N. Healy, M. Krishnamurthi, A. C. Peacock, P. J. A. Sazio, V. Gopalan, and J. V. Badding, Adv. Mater. 23, 1647 (2011).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Appl. Phys. B 106, 887 (2012).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

J. R. Macdonald, S. J. Beecher, P. A. Berry, K. L. Schepler, and A. K. Kar, Appl. Phys. Lett. 102, 161110 (2013).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (2)

L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, and W. F. Krupke, IEEE J. Quantum Electron. 32, 885 (1996).
[CrossRef]

R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, and A. Burger, IEEE J. Quantum Electron. 33, 609 (1997).
[CrossRef]

Laser Phys. (1)

A. G. Okhrimchuk, V. K. Mezentsev, H. Schmitz, M. Dubov, and I. Bennion, Laser Phys. 19, 1415 (2009).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (2)

Opt. Mater. (1)

I. T. Sorokina, Opt. Mater. 26, 395 (2004).
[CrossRef]

Phys. Lett. (1)

D. Findlay and R. A. Clay, Phys. Lett. 20, 277 (1966).
[CrossRef]

Proc. SPIE (1)

T. J. Carrig, G. J. Wagner, W. J. Alford, and A. Zakel, Proc. SPIE 5460, 742004).
[CrossRef]

Science (1)

J. Nilsson and D. N. Payne, Science 332, 921 (2011).
[CrossRef]

Other (2)

E. Sorokin, I. T. Sorokina, M. S. Mirov, V. V. Fedorov, I. S. Moskalev, and S. B. Mirov, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2010), AMC2.

G. J. Wagner, B. G. Tiemann, W. J. Alford, and T. J. Carrig, in Advanced Solid-State PhotonicsOSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), WB12.

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 (2)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Optical micrograph of waveguide end facet taken in transmission mode under white light illumination. (b) Dark field image of the waveguide end facet. Field of view for both images is 100×150μm.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Laser output dependence on pump power for the waveguide laser using an output coupler with reflectivity of 60%, 70%, and 80%. (b) Optical spectrum of the laser for 1.1 W of pump power. (c) M2 beam quality for 1.1 W of pump power.

Metrics