Abstract

The temporal dynamics of random laser emission from Nd-doped crystal powders has been investigated by using an improved detection device. The precise conditions to detect high contrast, fast oscillations are described. The measured period is about one order of magnitude shorter than the one given in the literature for relaxation oscillations in these materials. The origin of these differences is discussed.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. S. Wiersma, Nat. Phys. 4, 359 (2008).
    [CrossRef]
  2. M. A. Noginov, Solid-State Random Lasers (Springer, 2005).
  3. H. Cao, Waves Random Media 13, R1 (2003).
    [CrossRef]
  4. D. S. Wiersma and M. A. Noginov, J. Opt. 12, 020201 (2010).
    [CrossRef]
  5. Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
    [CrossRef]
  6. B. Redding, M. A. Choma, and H. Cao, Nat. Photonics 6, 355 (2012).
    [CrossRef]
  7. A. N. Paddock, Photon. Spectra S (Sept. 2012).
  8. M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
    [CrossRef]
  9. V. M. Markushev, V. F. Zolin, and C. M. Briskinia, Sov. J. Quantum Electron. 16, 281 (1986).
    [CrossRef]
  10. M. Bahoura and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2389 (2003).
    [CrossRef]
  11. S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).
  12. M. A. Noginov, N. E. Noginova, H. J. Caulfield, P. Venkateswarlu, T. Thompson, M. Mahdi, and V. Ostroumov, J. Opt. Soc. Am. B 13, 2024 (1996).
    [CrossRef]
  13. J. Azkargorta, M. Bettinelli, I. Iparraguirre, S. García-Revilla, R. Balda, and J. Fernández, Opt. Express 19, 19591 (2011).
    [CrossRef]
  14. G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
    [CrossRef]
  15. Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
    [CrossRef]
  16. I. Iparraguirre, J. Azkargorta, O. Merdrignac-Conanec, M. Al-Saleh, C. Chlique, X. Zhang, R. Balda, and J. Fernández, Opt. Express 20, 23690 (2012).
    [CrossRef]
  17. C. Gouedard, D. Husson, C. Sauteret, F. Auzel, and A. Migus, J. Opt. Soc. Am. B 10, 2358 (1993).
    [CrossRef]
  18. M. A. Noginov, J. Novak, and S. Williams, Phys. Rev. A 70, 063810 (2004).
    [CrossRef]
  19. K. L. van der Molen, A. P. Mosk, and A. Lagendijk, Phys. Rev. A 80, 055803 (2009).
    [CrossRef]
  20. C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
    [CrossRef]
  21. D. Wiersma and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 54, 4256 (1996).
    [CrossRef]
  22. M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
    [CrossRef]
  23. M. A. Illarramendi, I. Aramburu, J. Fernández, R. Balda, S. N. Williams, J. A. Adegoke, and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 24, 43 (2007).
    [CrossRef]

2013 (1)

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

2012 (2)

2011 (2)

J. Azkargorta, M. Bettinelli, I. Iparraguirre, S. García-Revilla, R. Balda, and J. Fernández, Opt. Express 19, 19591 (2011).
[CrossRef]

S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).

2010 (1)

D. S. Wiersma and M. A. Noginov, J. Opt. 12, 020201 (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

K. L. van der Molen, A. P. Mosk, and A. Lagendijk, Phys. Rev. A 80, 055803 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

D. S. Wiersma, Nat. Phys. 4, 359 (2008).
[CrossRef]

2007 (2)

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

M. A. Illarramendi, I. Aramburu, J. Fernández, R. Balda, S. N. Williams, J. A. Adegoke, and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 24, 43 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

M. A. Noginov, J. Novak, and S. Williams, Phys. Rev. A 70, 063810 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

2002 (1)

C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
[CrossRef]

1999 (1)

M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
[CrossRef]

1996 (2)

1993 (1)

1986 (1)

V. M. Markushev, V. F. Zolin, and C. M. Briskinia, Sov. J. Quantum Electron. 16, 281 (1986).
[CrossRef]

Adegoke, J. A.

Alimov, O. K.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Al-Saleh, M.

I. Iparraguirre, J. Azkargorta, O. Merdrignac-Conanec, M. Al-Saleh, C. Chlique, X. Zhang, R. Balda, and J. Fernández, Opt. Express 20, 23690 (2012).
[CrossRef]

S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).

Aramburu, I.

Auzel, F.

Azkargorta, J.

Bahoura, M.

M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
[CrossRef]

M. Bahoura and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2389 (2003).
[CrossRef]

Balda, R.

Basiev, T. T.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Baudouin, Q.

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

Bettinelli, M.

Briskinia, C. M.

V. M. Markushev, V. F. Zolin, and C. M. Briskinia, Sov. J. Quantum Electron. 16, 281 (1986).
[CrossRef]

Cao, H.

B. Redding, M. A. Choma, and H. Cao, Nat. Photonics 6, 355 (2012).
[CrossRef]

H. Cao, Waves Random Media 13, R1 (2003).
[CrossRef]

C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
[CrossRef]

Cascales, C.

S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).

Caulfield, H. J.

Chlique, C.

Choma, M. A.

B. Redding, M. A. Choma, and H. Cao, Nat. Photonics 6, 355 (2012).
[CrossRef]

Demidenko, V. A.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Egarievwe, S. U.

M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
[CrossRef]

Fedorov, P. P.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Fernández, J.

García-Revilla, S.

S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).

J. Azkargorta, M. Bettinelli, I. Iparraguirre, S. García-Revilla, R. Balda, and J. Fernández, Opt. Express 19, 19591 (2011).
[CrossRef]

Gorokhova, E. I.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Gouedard, C.

Guarrera, V.

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

Guerin, W.

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

Husson, D.

Illarramendi, M. A.

S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).

M. A. Illarramendi, I. Aramburu, J. Fernández, R. Balda, S. N. Williams, J. A. Adegoke, and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 24, 43 (2007).
[CrossRef]

Iparraguirre, I.

Jiang, X.

C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
[CrossRef]

Kaiser, R.

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

Kaminskii, A. A.

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

Khristich, O. A.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Kumar, G. A.

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

Lagendijk, A.

K. L. van der Molen, A. P. Mosk, and A. Lagendijk, Phys. Rev. A 80, 055803 (2009).
[CrossRef]

D. Wiersma and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 54, 4256 (1996).
[CrossRef]

Lu, J.

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

Mahdi, M.

Markushev, V. M.

V. M. Markushev, V. F. Zolin, and C. M. Briskinia, Sov. J. Quantum Electron. 16, 281 (1986).
[CrossRef]

Mercadier, N.

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

Merdrignac-Conanec, O.

Migus, A.

Morris, K. J.

M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
[CrossRef]

Mosk, A. P.

K. L. van der Molen, A. P. Mosk, and A. Lagendijk, Phys. Rev. A 80, 055803 (2009).
[CrossRef]

Noginov, M. A.

D. S. Wiersma and M. A. Noginov, J. Opt. 12, 020201 (2010).
[CrossRef]

M. A. Illarramendi, I. Aramburu, J. Fernández, R. Balda, S. N. Williams, J. A. Adegoke, and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 24, 43 (2007).
[CrossRef]

M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
[CrossRef]

M. A. Noginov, J. Novak, and S. Williams, Phys. Rev. A 70, 063810 (2004).
[CrossRef]

M. Bahoura and M. A. Noginov, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2389 (2003).
[CrossRef]

M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
[CrossRef]

M. A. Noginov, N. E. Noginova, H. J. Caulfield, P. Venkateswarlu, T. Thompson, M. Mahdi, and V. Ostroumov, J. Opt. Soc. Am. B 13, 2024 (1996).
[CrossRef]

M. A. Noginov, Solid-State Random Lasers (Springer, 2005).

Noginova, N.

M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
[CrossRef]

Noginova, N. E.

Novak, J.

M. A. Noginov, J. Novak, and S. Williams, Phys. Rev. A 70, 063810 (2004).
[CrossRef]

Orlovskii, Yu. V.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Ostroumov, V.

Paddock, A. N.

A. N. Paddock, Photon. Spectra S (Sept. 2012).

Polyachencova, M. V.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Pukhov, K. K.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Redding, B.

B. Redding, M. A. Choma, and H. Cao, Nat. Photonics 6, 355 (2012).
[CrossRef]

Sauteret, C.

Soukoulis, C. M.

C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
[CrossRef]

Thompson, T.

Ueda, K. I.

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

van der Molen, K. L.

K. L. van der Molen, A. P. Mosk, and A. Lagendijk, Phys. Rev. A 80, 055803 (2009).
[CrossRef]

Venkateswarlu, P.

Wang, J. C.

M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
[CrossRef]

Wiersma, D.

D. Wiersma and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 54, 4256 (1996).
[CrossRef]

Wiersma, D. S.

D. S. Wiersma and M. A. Noginov, J. Opt. 12, 020201 (2010).
[CrossRef]

D. S. Wiersma, Nat. Phys. 4, 359 (2008).
[CrossRef]

Williams, S.

M. A. Noginov, J. Novak, and S. Williams, Phys. Rev. A 70, 063810 (2004).
[CrossRef]

Williams, S. N.

Xu, J. Y.

C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
[CrossRef]

Yagi, H.

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

Yanagitani, T.

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

Zakalyukin, R. M.

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

Zhang, X.

Zhu, G.

M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
[CrossRef]

Zolin, V. F.

V. M. Markushev, V. F. Zolin, and C. M. Briskinia, Sov. J. Quantum Electron. 16, 281 (1986).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (2)

M. Bahoura, K. J. Morris, G. Zhu, and M. A. Noginov, IEEE J. Quantum Electron. 41, 677 (2005).
[CrossRef]

G. A. Kumar, J. Lu, A. A. Kaminskii, K. I. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, IEEE J. Quantum Electron. 42, 643 (2006).
[CrossRef]

J. Lumin. (1)

Yu. V. Orlovskii, T. T. Basiev, K. K. Pukhov, M. V. Polyachencova, P. P. Fedorov, O. K. Alimov, E. I. Gorokhova, V. A. Demidenko, O. A. Khristich, and R. M. Zakalyukin, J. Lumin. 125, 201 (2007).
[CrossRef]

J. Opt. (1)

D. S. Wiersma and M. A. Noginov, J. Opt. 12, 020201 (2010).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (4)

Nat. Photonics (1)

B. Redding, M. A. Choma, and H. Cao, Nat. Photonics 6, 355 (2012).
[CrossRef]

Nat. Phys. (2)

Q. Baudouin, N. Mercadier, V. Guarrera, W. Guerin, and R. Kaiser, Nat. Phys. 9, 357 (2013).
[CrossRef]

D. S. Wiersma, Nat. Phys. 4, 359 (2008).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Mater. (2)

S. García-Revilla, I. Iparraguirre, C. Cascales, J. Azkargorta, R. Balda, M. A. Illarramendi, M. Al-Saleh, and J. Fernández, Opt. Mater. 34, 461 (2011).

M. A. Noginov, S. U. Egarievwe, N. Noginova, H. J. Caulfield, and J. C. Wang, Opt. Mater. 12, 127 (1999).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (2)

M. A. Noginov, J. Novak, and S. Williams, Phys. Rev. A 70, 063810 (2004).
[CrossRef]

K. L. van der Molen, A. P. Mosk, and A. Lagendijk, Phys. Rev. A 80, 055803 (2009).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

C. M. Soukoulis, X. Jiang, J. Y. Xu, and H. Cao, Phys. Rev. B 65, 041103 (2002).
[CrossRef]

Phys. Rev. E (1)

D. Wiersma and A. Lagendijk, Phys. Rev. E 54, 4256 (1996).
[CrossRef]

Sov. J. Quantum Electron. (1)

V. M. Markushev, V. F. Zolin, and C. M. Briskinia, Sov. J. Quantum Electron. 16, 281 (1986).
[CrossRef]

Waves Random Media (1)

H. Cao, Waves Random Media 13, R1 (2003).
[CrossRef]

Other (2)

A. N. Paddock, Photon. Spectra S (Sept. 2012).

M. A. Noginov, Solid-State Random Lasers (Springer, 2005).

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.

Time dynamics of three different RL emissions (red lines) collected directly with a 500 μm core diameter optic fiber located at 120 mm from the powder surface, and their corresponding pump pulse profiles (blue lines). In all cases the sample is a powdered stoichiometric borate [11], the pump beam diameter over the sample is 2.0 mm and the pumping energy is approximately four times the threshold level (about 30 mJ). In the inset of the upper picture, it is shown, at a shorter time-scale, the second spike of the laser emission, and there are observed some faster oscillations of period around 100 ps.

Fig. 2.
Fig. 2.

Time dynamics of RL emission collected with a 1 m, 60 μm core diameter graded-index optic fiber located at 500 mm from the crystal powder surface. The sample and the pumping conditions are the same as those of Fig. 1.

Fig. 3.
Fig. 3.

Time dynamics of three similar RL emission pulses obtained imaging with different lateral magnifications the surface of the powder over a plane where is located the head of a 60 μm core diameter graded-index optic fiber. The sample and the pumping conditions are the same as those of Fig. 1.

Equations (1)

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

dλLΦ,

Metrics