High Power Laser Science and Engineering, Volume. 13, Issue 4, 04000e51(2025)

Cross-relaxation and temporal dynamics of lasing at 2 μm in thulium-doped ceramic material

Alessandro Fregosi1、*, Fernando Brandi1, Luca Labate1, Federica Baffigi1, Gianluca Cellamare1, Mohamed Ezzat1, Daniele Palla1, Guido Toci2, Alex Whitehead1, and Leonida A. Gizzi1
Author Affiliations
  • 1Intense Laser Irradiation Laboratory (ILIL) Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto Nazionale di Ottica (CNR-INO), Pisa, Italy
  • 2Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto Nazionale di Ottica (CNR-INO), Sesto Fiorentino, Italy
  • show less
    References(34)

    [1] C. N. Danson, C. Haefner, J. Bromage, T. Butcher, J. C. F. Chanteloup, E. A. Chowdhury, A. Galvanauskas, L. A. Gizzi, J. Hein, D. I. Hillier, N. W. Hopps, Y. Kato, E. A. Khazanov, R. Kodama, G. Korn, R. Li, Y. Li, J. Limpert, J. Ma, C. H. Nam, D. Neely, D. Papadopoulos, R. R. Penman, L. Qian, J. J. Rocca, A. A. Shaykin, C. W. Siders, C. Spindloe, S. Szatmári, R. M. G. M. Trines, J. Zhu, P. Zhu, J. D. Zuegel. High Power Laser Sci. Eng., 7, e54(2019).

    [2] R. Assmann, M. K. Weikum, T. Akhter, D. Alesini, A. S. Alexandrova, M. P. Anania, N. E. Andreev, I. Andriyash, M. Artioli, A. Aschikhin, T. Audet, A. Bacci, I. F. Barna, S. Bartocci, A. Bayramian, A. Beaton, A. Beck, M. Bellaveglia, A. Beluze, A. Bernhard, A. Biagioni, S. Bielawski, F. G. Bisesto, A. Bonatto, L. Boulton, F. Brandi, R. Brinkmann, F. Briquez, F. Brottier, E. Bru, M. Buscher, B. Buonomo, M. H. Bussmann, G. Bussolino, P. Campana, S. Cantarella, K. Cassou, A. Chance, M. Chen, E. Chiadroni, A. Cianchi, F. Cioeta, J. A. Clarke, J. M. Cole, G. Costa, M. E. Couprie, J. Cowley, M. Croia, B. Cros, P. A. Crump, R. D’Arcy, G. Dattoli, A. Del Dotto, N. Delerue, M. Del Franco, P. Delinikolas, S. De Nicola, J. M. Dias, D. Di Giovenale, M. Diomede, E. Di Pasquale, G. Di Pirro, G. Di Raddo, U. Dorda, A. C. Erlandson, K. Ertel, A. Esposito, F. Falcoz, A. Falone, R. Fedele, A. F. Pousa, M. Ferrario, F. Filippi, J. Fils, G. Fiore, R. Fiorito, R. A. Fonseca, G. Franzini, M. Galimberti, A. Gallo, T. C. Galvin, A. Ghaith, A. Ghigo, D. Giove, A. Giribono, L. A. Gizzi, F. J. Gruner, A. F. Habib, C. Haefner, T. Heinemann, A. Helm, B. Hidding, B. J. Holzer, S. M. Hooker, T. Hosokai, M. Hubner, M. Ibison, S. Incremona, A. Irman, F. Iungo, F. J. Jafarinia, O. Jakobsson, D. A. Jaroszynski, S. Jaster-Merz, C. Joshi, M. Kaluza, M. Kando, O. S. Karger, S. Karsch, E. Khazanov, D. Khikhlukha, M. Kirchen, G. Kirwan, C. Kitegi, A. Knetsch, D. Kocon, P. Koester, O. S. Kononenko, G. Korn, I. Kostyukov, K. O. Kruchinin, L. Labate, C. Le Blanc, C. Lechner, P. Lee, W. Leemans, A. Lehrach, X. Li, Y. Li, V. Libov, A. Lifschitz, C. A. Lindstrom, V. Litvinenko, W. Lu, O. Lundh, A. R. Maier, V. Malka, G. G. Manahan, S. P. D. Mangles, A. Marcelli, B. Marchetti, O. Marcouille, A. Marocchino, F. Marteau, A. M. de la Ossa, J. L. Martins, P. D. Mason, F. Massimo, F. Mathieu, G. Maynard, Z. Mazzotta, S. Mironov, A. Y. Molodozhentsev, S. Morante, A. Mosnier, A. Mostacci, A. S. Muller, C. D. Murphy, Z. Najmudin, P. A. P. Nghiem, F. Nguyen, P. Niknejadi, A. Nutter, J. Osterhoff, D. O. Espinos, J. L. Paillard, D. N. Papadopoulos, B. Patrizi, R. Pattathil, L. Pellegrino, A. Petralia, V. Petrillo, L. Piersanti, M. A. Pocsai, K. Poder, R. Pompili, L. Pribyl, D. Pugacheva, B. A. Reagan, J. Resta-Lopez, R. Ricci, S. Romeo, M. R. Conti, A. R. Rossi, R. Rossmanith, U. Rotundo, E. Roussel, L. Sabbatini, P. Santangelo, G. Sarri, L. Schaper, P. Scherkl, U. Schramm, C. B. Schroeder, J. Scifo, L. Serafini, G. Sharma, Z. M. Sheng, V. Shpakov, C. W. Siders, L. O. Silva, T. Silva, C. Simon, C. Simon-Boisson, U. Sinha, E. Sistrunk, A. Specka, T. M. Spinka, A. Stecchi, A. Stella, F. Stellato, M. J. V. Streeter, A. Sutherland, E. N. Svystun, D. Symes, C. Szwaj, G. E. Tauscher, D. Terzani, G. Toci, P. Tomassini, R. Torres, D. Ullmann, C. Vaccarezza, M. Valleau, M. Vannini, A. Vannozzi, S. Vescovi, J. M. Vieira, F. Villa, C.-G. Wahlstrom, R. Walczak, P. A. Walker, K. Wang, A. Welsch, C. P. Welsch, S. M. Weng, S. M. Wiggins, J. Wolfenden, G. Xia, M. Yabashi, H. Zhang, Y. Zhao, J. Zhu, A. Zigler. Eur. Phys. J. Spec. Top., 229, 3675(2020).

    [3] P. Mason, N. Stuart, J. Phillips, R. Heathcote, S. Buck, A. Wojtusiak, M. Galimberti, T. de Faria Pinto, S. Hawkes, S. Tomlinson, R. Pattathil, T. Butcher, C. Hernandez-Gomez, J. Collier. Conference on Lasers and Electro-Optics Europe & European Quantum Electronics Conference(2023).

    [4] C. M. Werle, C. Braun, T. Eichner, T. Hülsenbusch, G. Palmer, A. R. Maier. Opt. Express, 31, 37437(2023).

    [6] E. Sistrunk, D. A. Alessi, A. Bayramian, K. Chesnut, A. Erlandson, T. C. Galvin, D. Gibson, H. Nguyen, B. Reagan, K. Schaffers, C. W. Siders, T. Spinka, C. Haefner. Proc. SPIE, 11034, 1103407(2019).

    [7] I. Tamer, B. A. Reagan, T. Galvin, J. Galbraith, E. Sistrunk, A. Church, G. Huete, H. Neurath, T. Spinka. Opt. Lett., 46, 5096(2021).

    [8] T. C. Galvin, A. Bayramian, K. D. Chesnut, A. Erlandson, C. W. Siders, E. Sistrunk, T. Spinka, C. Haefner. Proc. SPIE, 11033, 1103303(2019).

    [9] L. Behnke, R. Schupp, Z. Bouza, M. Bayraktar, Z. Mazzotta, R. Meijer, J. Sheil, S. Witte, W. Ubachs, R. Hoekstra, O. O. Versolato. Opt. Express, 29, 4475(2021).

    [10] L. Behnke, E. J. Salumbides, G. Göritz, Y. Mostafa, D. Engels, W. Ubachs, O. Versolato. Opt. Express, 31, 24142(2023).

    [11] Y. Mostafa, L. Behnke, D. J. Engels, Z. Bouza, J. Sheil, W. Ubachs, O. O. Versolato. Appl. Phys. Lett., 123, 234101(2023).

    [12] I. Tamer, Z. Hubka, L. Kiani, J. Owens, A. Church, F. Batysta, T. Galvin, D. Willard, A. Yandow, J. Galbraith, D. Alessi, C. Harthcock, B. Hickman, C. Jackson, J. Nissen, S. Tardiff, H. Nguyen, E. Sistrunk, T. Spinka, B. A. Reagan. Opt. Lett., 49, 1583(2024).

    [13] V. Rastogi, S. Chaurasia. Photonics, 11, 942(2024).

    [14] D. Palla, L. Labate, F. Baffigi, G. Cellamare, L. A. Gizzi. Opt. Laser Technol., 156, 108524(2022).

    [15] G. Cellamare, L. Labate, F. Baffigi, D. Palla, L. A. Gizzi. Proc. SPIE, 11777, 117770K(2021).

    [16] R. C. Powell, G. Blasse. Luminescence and Energy Transfer, 43-96(1980).

    [17] A. Albalawi, S. Varas, A. Chiasera, H. Gebavi, W. Albalawi, W. Blanc, R. Balda, A. Lukowiak, M. Ferrari, S. Taccheo. Opt. Mater. Express, 7, 3760(2017).

    [18] I. Baylam, F. Canbaz, A. Sennaroglu. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 24, 1601208(2018).

    [19] H. Gebavi, D. Milanese, R. Balda, S. Chaussedent, M. Ferrari, J. Fernandez, M. Ferraris. J. Phys. D: Appl. Phys., 43, 135104(2010).

    [20] P. Loiko, P. Koopmann, X. Mateos, V. Serres, J. S. Jambunathan, A. Lucianetti, T. Mocek, M. Aguiló, F. Díaz, U. Griebner, V. Petrov, C. Kränkel. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., 24, 1600713(2018).

    [21] O. L. Antipov, S. Y. Golovkin, O. N. Gorshkov, N. G. Zakharov, A. P. Zinov’ev, A. P. Kasatkin, M. V. Kruglova, M. O. Marychev, A. A. Novikov, N. V. Sakharov, E. V. Chuprunov. Quantum Electron., 41, 863(2011).

    [22] M. Tao, Q. Huang, T. Yu, P. Yang, W. Chen, X. Ye. Proc. SPIE, 8796, 87961W(2013).

    [23] M. Falconieri, A. Lanzi, G. Salvetti, A. Toncelli. Opt. Mater., 7, 135(1997).

    [24] G. Rustad, K. Stenersen. IEEE J. Quantum Electron., 32, 1645(1996).

    [25] Y. Feng, G. Toci, B. Patrizi, A. Pirri, Z. Hu, X. Chen, J. Wei, H. Pan, X. Li, X. Zhang, S. Su, M. Vannini, J. Li. J. Am. Ceramic Soc., 103, 1819(2020).

    [26] A. E. Siegman. DPSS (Diode Pumped Solid State) Lasers: Applications and Issues, MQ1(1998).

    [27] P. F. Moulton. IEEE J. Quantum Electron, QE-21, 073505(1985).

    [28] M. H. Griessmann, A. C. Martinez-Becerril, J. S. Lundeen. Opt. Continuum, 8, 2(2023).

    [29] P. Koopmann, R. Peters, K. Petermann, G. Huber. Appl. Phys. B, 102, 19(2011).

    [30] H. Kogelnik, T. Li. Appl. Opt., 5, 1550(1966).

    [31] O. Svelto. Principles of Lasers(2010).

    [32] L. Zheng, H. Wu, L. Zhang, Y. Luo, G.-H. Pan, X.-J. Wang, Z. Hao, J. Zhang. Ceramics International, 49, 11060(2023).

    [33] K. van Dalfsen, S. Aravazhi, C. Grivas, S. M. García-Blanco, M. Pollnau. Opt. Lett., 39, 4380(2014).

    [34] Y. Du, T. Dai, H. Sun, H. Kang, H. Xia, J. Tian, X. Chen, B. Yao. Crystals, 11, 798(2021).

    Tools

    Get Citation

    Copy Citation Text

    Alessandro Fregosi, Fernando Brandi, Luca Labate, Federica Baffigi, Gianluca Cellamare, Mohamed Ezzat, Daniele Palla, Guido Toci, Alex Whitehead, Leonida A. Gizzi. Cross-relaxation and temporal dynamics of lasing at 2 μm in thulium-doped ceramic material[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2025, 13(4): 04000e51

    Download Citation

    EndNote(RIS)BibTexPlain Text
    Save article for my favorites
    Paper Information

    Category: Research Articles

    Received: Nov. 25, 2024

    Accepted: Apr. 17, 2025

    Published Online: Aug. 12, 2025

    The Author Email: Alessandro Fregosi (alessandro.fregosi@ino.cnr.it)

    DOI:10.1017/hpl.2025.37

    CSTR:32185.14.hpl.2025.37

    Topics