Abstract

We experimentally demonstrated the manipulation of 2 μm linearly polarized states in a diode-pumped YAG/Tm:YAG/YAG laser with high polarization extinction ratio of 28 dB for the very first time to the best of our knowledge. A stable linearly polarized state of 2 μm was achieved without using any specific intracavity optical polarization-selected elements. The unexpected phenomenon of tunable linear polarization directions was observed. Multidistinct linear polarization directions were experimentally obtained, including the peculiar case of switchable orthogonally linear polarization directions.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. 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]
  2. S. J. Augst, J. K. Ranka, T. Y. Fan, and A. Sanchez, J. Opt. Soc. Am. B 24, 1707 (2007).
    [CrossRef]
  3. W. Koechner and D. K. Rice, IEEE J. Quantum Electron. 6, 557 (1970).
    [CrossRef]
  4. A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
    [CrossRef]
  5. R. C. Stoneman and L. Esterowitz, Opt. Lett. 15, 486 (1990).
    [CrossRef]
  6. R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
    [CrossRef]
  7. O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
    [CrossRef]
  8. A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
    [CrossRef]
  9. P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
    [CrossRef]
  10. J. Dong, A. Shirakawa, and K. Ueda, Appl. Phys. Lett. 93, 101105 (2008).
    [CrossRef]
  11. J. Dong, J. Ma, and Y. Y. Ren, Laser Phys. 21, 2053 (2011).
    [CrossRef]
  12. J. Dong, P. Z. Deng, Y. T. Lu, Y. H. Zhang, Y. P. Liu, J. Xu, and W. Chen, Opt. Lett. 25, 1001 (2001).
    [CrossRef]
  13. J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).
  14. 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]
  15. Y. T. Chang, Y. P. Huang, K. W. Su, and Y. F. Chen, Opt. Express 16, 21155 (2008).
    [CrossRef]
  16. M. Tsunekane, N. Taguchi, and H. Inaba, Appl. Opt. 38, 1788 (1999).
    [CrossRef]
  17. H. G. Winful, Opt. Lett. 11, 33 (1986).
    [CrossRef]

2013

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

2012

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

2011

J. Dong, J. Ma, and Y. Y. Ren, Laser Phys. 21, 2053 (2011).
[CrossRef]

2008

Y. T. Chang, Y. P. Huang, K. W. Su, and Y. F. Chen, Opt. Express 16, 21155 (2008).
[CrossRef]

J. Dong, A. Shirakawa, and K. Ueda, Appl. Phys. Lett. 93, 101105 (2008).
[CrossRef]

2007

S. J. Augst, J. K. Ranka, T. Y. Fan, and A. Sanchez, J. Opt. Soc. Am. B 24, 1707 (2007).
[CrossRef]

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

2005

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

2001

2000

1999

1998

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

1997

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]

1992

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

1990

1986

1970

W. Koechner and D. K. Rice, IEEE J. Quantum Electron. 6, 557 (1970).
[CrossRef]

Augst, S. J.

Baum, A.

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Beach, R.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Beach, R. 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]

Benett, W. J.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Bielawski, S.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Budni, P. A.

Buryy, O. A.

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

Cao, M. J.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

Chang, J. H.

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

Chang, Y. T.

Chen, W.

Chen, Y. F.

Cheng, Y.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

Chicklis, E. P.

Comaskey, B. J.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Deng, P. Z.

Derozier, D.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Dong, J.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

J. Dong, J. Ma, and Y. Y. Ren, Laser Phys. 21, 2053 (2011).
[CrossRef]

J. Dong, A. Shirakawa, and K. Ueda, Appl. Phys. Lett. 93, 101105 (2008).
[CrossRef]

J. Dong, P. Z. Deng, Y. T. Lu, Y. H. Zhang, Y. P. Liu, J. Xu, and W. Chen, Opt. Lett. 25, 1001 (2001).
[CrossRef]

EL-Damak, A. R.

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

Emanuel, M. A.

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]

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Esterowitz, L.

Fan, T. Y.

Freitas, B. L.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Giesen, A.

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Glorieux, P.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Grebner, D.

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Gu, X. J.

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

Honea, A. E. C.

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]

Huang, Y. P.

Inaba, H.

Izhnin, I. I.

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

Kaminskii, A. A.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

Khandokhin, P. A.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Khanin, Y. I.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Koechner, W.

W. Koechner and D. K. Rice, IEEE J. Quantum Electron. 6, 557 (1970).
[CrossRef]

Larionov, M.

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Lemons, M. L.

Liu, Y. P.

Lu, Y. T.

Ma, J.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

J. Dong, J. Ma, and Y. Y. Ren, Laser Phys. 21, 2053 (2011).
[CrossRef]

Mamaev, Y.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Miller, C. A.

Milovskii, N.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Mitchell, S. C.

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]

Mosto, J. R.

Mundinger, D.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Paa, W.

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Payne, S. A.

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]

Pomeranz, L. A.

Ranka, J. K.

Ren, Y. Y.

J. Dong, J. Ma, and Y. Y. Ren, Laser Phys. 21, 2053 (2011).
[CrossRef]

Rice, D. K.

W. Koechner and D. K. Rice, IEEE J. Quantum Electron. 6, 557 (1970).
[CrossRef]

Sanchez, A.

Shirakawa, A.

J. Dong, A. Shirakawa, and K. Ueda, Appl. Phys. Lett. 93, 101105 (2008).
[CrossRef]

Shirokov, E.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

Skidmore, J. A.

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]

Solarz, R. W.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

Solskii, I. M.

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

Speth, J. A.

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]

Stoneman, R. C.

Su, K. W.

Sugak, D. Y.

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

Sun, J.

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

Sutton, S. B.

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]

Taguchi, N.

Triebel, W.

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Tsunekane, M.

Ubizskii, S. B.

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

Ueda, K.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

J. Dong, A. Shirakawa, and K. Ueda, Appl. Phys. Lett. 93, 101105 (2008).
[CrossRef]

Vakiv, M. M.

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

Winful, H. G.

Xu, C. Q.

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

Xu, G. Z.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

Xu, J.

Yagi, H.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

Zhang, Y. H.

Appl. Opt.

Appl. Phys. B

O. A. Buryy, D. Y. Sugak, S. B. Ubizskii, I. I. Izhnin, M. M. Vakiv, and I. M. Solskii, Appl. Phys. B 88, 433 (2007).
[CrossRef]

A. Baum, D. Grebner, W. Paa, W. Triebel, M. Larionov, and A. Giesen, Appl. Phys. B 81, 1091 (2005).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

J. Dong, A. Shirakawa, and K. Ueda, Appl. Phys. Lett. 93, 101105 (2008).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

R. Beach, W. J. Benett, B. L. Freitas, D. Mundinger, B. J. Comaskey, R. W. Solarz, and M. A. Emanuel, IEEE J. Quantum Electron. 28, 966 (1992).
[CrossRef]

W. Koechner and D. K. Rice, IEEE J. Quantum Electron. 6, 557 (1970).
[CrossRef]

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]

IEEE Photon. J.

A. R. EL-Damak, J. H. Chang, J. Sun, C. Q. Xu, and X. J. Gu, IEEE Photon. J. 5, 1501406 (2013).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

Laser Phys.

J. Dong, J. Ma, and Y. Y. Ren, Laser Phys. 21, 2053 (2011).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Opt. Mater.

J. Dong, G. Z. Xu, J. Ma, M. J. Cao, Y. Cheng, K. Ueda, H. Yagi, and A. A. Kaminskii, Opt. Mater. 34, 959 (2012).

Quantum Electron.

P. A. Khandokhin, Y. I. Khanin, Y. Mamaev, N. Milovskii, E. Shirokov, S. Bielawski, D. Derozier, and P. Glorieux, Quantum Electron. 28, 502 (1998).
[CrossRef]

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 (9)

Fig. 1.
Fig. 1.

Schematic diagram of the linearly polarized opeartion YAG/Tm:YAG/YAG crystalline laser.

Fig. 2.
Fig. 2.

Linearly polarized operation as a function of polarizer angle in a plane–parallel resonator.

Fig. 3.
Fig. 3.

Tunable linear polarization directions of YAG/Tm:YAG/YAG bulk laser as a function of polarizer angle in a plane–parallel resonator.

Fig. 4.
Fig. 4.

Output power of free running and linearly polarized operation with plane–parallel resonator as a function of the absorbed pump power.

Fig. 5.
Fig. 5.

Linearly polarized operation of YAG/Tm:YAG/YAG bulk laser as a function of polarizer angle in a concave–parallel resonator. (a) Three distinct linear polarization directions of 10°, 20°, and 70°. (b) Three distinct linear polarization directions of 100°, 110°, and 160°, which were orthogonal to the three linear polarization directions of (a).

Fig. 6.
Fig. 6.

Output power of free running and linear polarized operation versus the absorbed pump power in concave–parallel resonator.

Fig. 7.
Fig. 7.

Polarization extinction ratio as a function of laser crystal temperature.

Fig. 8.
Fig. 8.

(a) Spectrum of free-running regime. (b) Spectrum of linearly polarized regime.

Fig. 9.
Fig. 9.

(a) Beam profile of YAG/Tm:YAG/YAG bulk laser in free running operation. (b) Beam profile of YAG/Tm:YAG/YAG bulk laser in linearly polarized operation.

Metrics