Close look on cubic Tm:KY 3 F 10 crystal for highly efficient lasing on the 3 H 4 → 3 H 5 transition
- Others:
- Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA) ; Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Description
We report on Czochralski growth, detailed ground- and excited-state absorption and emission spectroscopy and highly-efficient mid-infrared (∼2.3 µm) laser operation of a cubic potassium yttrium fluoride crystal, Tm:KY3F10. The peak stimulated-emission cross-section for the 3H4 → 3H5 transition is 0.34×10−20 cm2 at 2345 nm with an emission bandwidth exceeding 50 nm. The excited-state absorption spectra for the 3F4 → 3F2,3 and 3F4 → 3H4 transitions are measured and the cross-relaxation is quantified. A continuous-wave 5 at.% Tm:KY3F10 laser generated 0.84 W at 2331-2346 nm by pumping at 773 nm, with a record-high slope efficiency of 47.7% (versus the incident pump power) owing to the efficient action of energy-transfer upconversion leading to a pump quantum efficiency approaching 2. The first Tm:KY3F10 laser with ESA-assisted upconversion pumping (at 1048 nm) is also demonstrated. Due to its broadband emission properties, Tm:KY3F10 is promising for ultrashort pulse generation at ∼2.3-2.4 µm.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02747031
- URN
- urn:oai:HAL:hal-02747031v1
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- UNICA