Passive mode locking of 2.09 μm Cr,Tm,Ho:Y3Sc2Al3O12laser using PbS quantum-dot-doped glass

Passive Q-switched mode locking of a 2.09 μm flashlamp-pumped Cr3+,Tm3+,Ho3+:Y3Sc2Al3O12 laser by use of a phosphate glass doped with PbS quantum dots of 5 nm in radius was demonstrated. Mode-locked pulses of 290 ps in duration and up to 0.5 mJ in energy were registered

ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОПТИЧЕСКОГО ПУТИ ЛАЗЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

A gauge for measurements of thermal coefficient of the optical path, W, is developed. The measurements are based on the laser beam deviation method for medium with linear thermal gradient. The gauging is performed for spectral range of 0,4–1,1 μm in linearly polarized light with precision of 0,3×10-6 K-1. On the basis of measured W value, thermo-optic coefficient, dn/dT, can be determined.Разработан прибор для измерения термического коэффициента оптического пути W лазерных материалов. В основу работы измерителя положен метод отклонения пучка лазерного излучения в среде с линейным градиентом температуры. Прибор позволяет измерять коэффициент W в спектральном диапазоне 0,4–1,1 мкм в поляризованном свете с точностью 0,3×10-6  K-1  и на этой основе определять величину и знак температурного коэффициента показателя преломления dn/dT

Применение метода отклонения лазерного пучка для определения термооптических коэффициентов в кристалле гадолиний-иттриевого ортосиликата, легированного ионами эрбия

Results of use of the laser beam deflection technique for determination of thermo-optic coefficients (TOCs) of the Er3+-doped gadolinium-yttrium oxyorthosilicate crystal (Er3+:(GdY) SiO– Er:GYSO) are presented. A 0.1 at.% Er-doped gadolinium-yttrium oxyorthosilicate crystal was grown by the Czochralski method under nitrogen atmosphere. Raw materials such as Er2O3, Gd2O3, Y2O3, and SiO2 were weighed according to the formula (Er0.001Gd0.8995Y0.0995)2SiO5. Optical properties of the biaxial Er:GYSO crystal are described within the frame of the optical indicatrix with orthogonal principal axes Np , Nm , and Ng . To characterize the anisotropy of the TOCs a sample from the grown Er:GYSO crystal was prepared in a shape of a rectangular parallelepiped with dimensions of 7.0 (Np ) × 8.0 (Nm ) × 8.5 (Ng ) mm3. Each face of the sample is perpendicular to one of the optical indicatrix axes Np , Nm and Ng . For determination of the TOCs the laser beam deflection technique for a material with a linear temperature gradient is used. Measurements are performed at the wavelength of 632.8 nm. The thermal coefficient of the optical path (TCOP) for the Er:GYSO crystal measured at the wavelength of 632.8 nm at different light polarization E and propagation direction k were obtained. The TCOP values are positive for all directions of the light propagation k // Np , Nm , Ng . This means that the sign of the thermal lens which is directly related to the TCOP value will also be positive, and the positive thermal lens is then expected for Np Nm-, and Ng -cut Er:GYSO. Applying an analysis of the thermal lensing the dn /dT value for Yb:GYSO is estimated to be 6.5×10–6 K–1.  В статье представлены результаты использования метода отклонения лазерного пучка для определения величин термооптических коэффициентов (ТОК) в кристалле гадолиний-иттриевого ортосиликата, легированного ионами эрбия Er3+ (Er3+:(GdY)2SiO5– Er:GYSO). Кристалл Er:GYSO, легированный ионами эрбия в количестве 0,1 ат.%, выращен методом Чохральского в атмосфере азота. Шихта состояла из оксидов Er2O3, Gd2O3, Y2O3 и SiO2 в пропорции, соответствующей формуле (Er0.001Gd0.8995Y0.0995)2SiO5. Оптические свойства кристалла Er:GYSO описываются на основе оптической индикатрисы с тремя ортогональными главными осями Np , Nm  и Ng . Для характеризации TOК использовался образец кристалла Er:GYSO в форме прямоугольного параллелепипеда размером 7,0 (Np) × 8,0 (Nm ) × 8,5 (Ng ) мм3. Грани образца перпендикулярны осям оптической индикатрисы Np , Nm  и Ng . Метод отклонения лазерного пучка в результате распространения через исследуемый материал, в котором создан линейный градиент температуры, использован для определения TOК. Измерения проведены на длине волны 632,8 нм. Установлены также термические коэффициенты оптического пути (TКOП) для кристалла Er:GYSO на длине волны 632,8 нм для различных поляризаций света E и волнового вектора k. Величины TКOП являются положительными для всех направлений распространения света k // Np , Nm , Ng . Это означает, что знак термической линзы, которая непосредственно связана с величиной TКOП, будет также положительным и, следовательно, положительная термическая линза будет наблюдаться в кристалле Er:GYSO, вырезанном вдоль направлений Np , Nm  и Ng . Из анализа значений термической линзы величина dn/dT в кристалле Yb:GYSO оценена как 6,5×10–6 K–1

Pressure-Induced Two-Color Photoluminescence in MnF2 at Room Temperature

A novel two-color photoluminescence (PL) is found in MnF2 at room temperature under high pressure. Contrary to low-temperature PL, PL at room temperature is unusual in transition-metal concentrated materials like MnF2, since the deexcitation process at room temperature is fully governed by energy transfer to nonradiative centers. We show that room-temperature PL in MnF2 originates from two distinct Mn2 emissions in the high-pressure cotunnite phase. The electronic structure and the excited-state dynamics are investigated by time-resolved emission and excitation spectroscopy at high pressure

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ В ЛАЗЕРНЫХ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ МЕТОДОМ ПРОБНОГО ПУЧКА

We have developed a device for measuring of parameters of thermal lens (TL) in laser active elements under longitudinal diode pumping. The measurements are based on the probe beam method. This device allows one to determine sign and optical power of the lens in the principal meridional planes, its sensitivity factor with respect to the absorbed pump power and astigmatism degree, fractional heat loading which make it possible to estimate integral impact of the photoelastic effect to the formation of TL in the laser element. The measurements are performed in a linearly polarized light at the wavelength of 532 nm. Pumping of the laser element is performed at 960 nm that makes it possible to study laser materials doped with Yb3+ and (Er3+, Yb3+) ions. The precision of measurements: for sensitivity factor of TL – 0,1 m-1/W, for astigmatism degree – 0,2 m-1/W, for fractional heat loading – 5 %, for the impact of the photoelastic effect – 0,5 × 10-6 K-1. This device is used for characterization of thermal lens in the laser active element from an yttrium vanadate crystal, Er3+,Yb3+:YVO .Разработан прибор, предназначенный для измерения параметров термической линзы (ТЛ) в лазерных активных элементах при продольной диодной накачке. Измерения основаны на методе пробного пучка. Прибор позволяет определять знак и оптическую силу ТЛ в главных меридиональных плоскостях, коэффициент чувствительности к изменению поглощенной мощности накачки и степень астигматизма, коэффициент тепловыделения в лазерном материале, что дает возможность оценивать интегральный вклад фотоупругого эффекта в ТЛ, наведенную в лазерном элементе. Измерения проводятся в линейно поляризованном свете на длине волны 0,53 мкм. Накачка активного элемента осуществляется на длине волны 0,96 мкм, что позволяет исследовать лазерные среды, активированные ионами Yb3+ и (Er3+, Yb3+). Точность определения коэффициента чувствительности ТЛ к мощности накачки – 0,1 м-1/Вт, степени астигматизма ТЛ – 0,2 м-1/Вт, коэффициента тепловыделения – 5 %, вклада фотоупругого эффекта в ТЛ– 0,5 ∙10-6 K-1. С помощью данного прибора проведены исследования ТЛ в лазерном активном элементе на основе кристалла иттриевого ванадата Er3+,Yb3+:YVO

Structure and nonlinear optical properties of novel transparent glass-ceramics based on Co2+:ZnO nanocrystals

Transparent glass-ceramics (GCs) based on Co2+:ZnO nanocrystals (mean diameter, 11 nm) are synthesized on the basis of cobalt-doped glasses of the K2O–ZnO–Al2O3–SiO2 system. For these GCs, the absorption band related to the 4A2(4F) → 4T1(4F) transition of Co2+ ions in tetrahedral sites spans until ~1.73 μm. Saturation of the absorption is demonstrated at 1.54 μm, with a saturation fluence Fs = 0.8 ± 0.1 Jcm−2 (σGSA = 1.7 ± 0.2 × 10−19 cm2) and a recovery time of 890 ± 10 ns. Passive Q-switching of an Er,Yb:glass laser is realized with the synthesized GCs. This laser generated 0.37 mJ/100 ns pulses at 1.54 μm. The developed GCs are promising as saturable absorbers for 1.6–1.7 μm crystalline erbium lasers

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ ПРОСВЕТЛЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ «ВОЗБУЖДЕНИЕ-ЗОНДИРОВАНИЕ» В СУБМИКРОСЕКУНДНОМ ДИАПАЗОНЕ

The use of passive shutters to control the duration of the light pulses is an important aspect in the miniature and microchip lasers. One of the key spectroscopic characteristics which determine the properties of the material, which can be used as a passive shutter is relaxation time of its bleached state.We describe a device for determination of relaxation time of the bleached state in optical materials by the «pump-probe» method in the sub-μs time domain. This device allows one to determine relaxation times for materials which absorb at the light wavelength of 1.5 μm, e.g., materials doped with cobalt ions Co2+. The results of test examinations of the device are described, and the relaxation time of the bleached state of Co2+ ions is measured for a novel material – transparent glass-ceramics with Co2+:Ga2 O3 nanophase – amounting to 190 ± 6 ns. Применение пассивных затворов для управления длительностью импульсов оптического излучения является актуальной задачей в миниатюрных и микрочип лазерах. Одной из ключевых спектроскопических характеристик, определяющих свойства материала, который может быть использован в качестве пассивного затвора, является время релаксации его просветленного состояния. В статье описан прибор для измерения времени релаксации просветленного состояния оптических материалов методом «возбуждение-зондирование» в субмикросекундном временном диапазоне. Представлены его структура и характеристики. Прибор позволяет измерять времена релаксации просветления у материалов, поглощающих на длине волны 1,5 мкм, т.е., в частности, у сред, легированных ионами кобальта Co2+. Приведены результаты тестовых испытаний прибора, а также измерено время релаксации просветленного состояния нового материала – ситалла с кристаллической фазой Co2+:Ga2 O3 – оно составило 190 ± 6 нс.

A GAUGE FOR MEASUREMENTS OF THERMAL COEFFICIENT OF THE OPTICAL PATH IN LASER MATERIALS

A gauge for measurements of thermal coefficient of the optical path, W, is developed. The measurements are based on the laser beam deviation method for medium with linear thermal gradient. The gauging is performed for spectral range of 0,4–1,1 μm in linearly polarized light with precision of 0,3×10-6 K-1. On the basis of measured W value, thermo-optic coefficient, dn/dT, can be determined

DEVICE FOR MEASURING OF THERMAL LENS PARAMETERS IN LASER ACTIVE ELEMENTS WITH A PROBE BEAM METHOD

We have developed a device for measuring of parameters of thermal lens (TL) in laser active elements under longitudinal diode pumping. The measurements are based on the probe beam method. This device allows one to determine sign and optical power of the lens in the principal meridional planes, its sensitivity factor with respect to the absorbed pump power and astigmatism degree, fractional heat loading which make it possible to estimate integral impact of the photoelastic effect to the formation of TL in the laser element. The measurements are performed in a linearly polarized light at the wavelength of 532 nm. Pumping of the laser element is performed at 960 nm that makes it possible to study laser materials doped with Yb3+ and (Er3+, Yb3+) ions. The precision of measurements: for sensitivity factor of TL – 0,1 m-1/W, for astigmatism degree – 0,2 m-1/W, for fractional heat loading – 5 %, for the impact of the photoelastic effect – 0,5 × 10-6 K-1. This device is used for characterization of thermal lens in the laser active element from an yttrium vanadate crystal, Er3+,Yb3+:YVO