Slab Yb:YAG pulse amplifier with high amplification gain and signal-to-noise ratio

Abstract

This study experimentally investigated a Yb:YAG pulse laser amplifier with a high amplification gain and a high signal-to-noise ratio (SNR). The highest amplification gain of 172 and highest pulse energy of 131 mJ were obtained with the highest SNR of 24.9 dB from a volume gain of 10 mm × 10 mm × 1 mm. The output beam quality values ofM_x^2=1.91 in the slow axis and M_y^2=1.58 in the fast axis were also achieved.

Keywords

laser amplifiers / ytterbium lasers / diode-pumped lasers / signal-to-noise ratio (SNR)

References

[1] Lin H, Li  J, Liang X . 105 W,<10 ps, TEM₀₀ laser output based on an in-band pumped Nd:YVO₄ Innoslab amplifier. Optics Letters, 2012, 37(13): 2634–2636

[2] Russbueldt P, Hoffmann  D, Hofer M ,  Lohring J ,  Luttmann J ,  Meissner A ,  Weitenberg J ,  Traub M ,  Sartorius T ,  Esser D ,  Wester R ,  Loosen P ,  Poprawe R . Innoslab amplifiers. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2015, 21(1): 447–463

[3] Russbueldt P, Mans  T, Weitenberg J ,  Hoffmann H D ,  Poprawe R . Compact diode-pumped 1.1 kW Yb:YAG Innoslab femtosecond amplifier. Optics Letters, 2010, 35(24): 4169–4171

[4] Yu H, Bourdet  G. Different cooling configurations for a high average power longitudinally diode-pumped Yb:YAG amplifier. Applied Optics, 2006, 45(24): 6205–6211

[5] Zhu G, Zhu  X, Huang Y ,  Wang H, Zhu  C. Numerical analysis of an end-pumped Yb:YAG thin disk laser with variation of a fractional thermal load. Applied Optics, 2014, 53(19): 4349–4358

[6] Siebold M, Hein  J, Wandt C ,  Klingebiel S ,  Krausz F ,  Karsch S . High-energy, diode-pumped, nanosecond Yb:YAG MOPA system. Optics Express, 2008, 16(6): 3674–3679

[7] Loeser M, Siebold  M, Roeser F ,  Schramm U . High energy CPA-free picosecond Yb:YAG amplifier. In: Proceeding of Advanced Solid-State Photonics, OSA Technical Digest Series (CD). California: Optical Society of America, 2012, paper AM4A.16

[8] Jun L, Jianguo  X, Ye L ,  Jiabin C . Multiple folded resonator for LD pulse end pumped Q-switched Yb:YAG slab laser. Optics Express, 2014, 22(18): 22157–22162

[9] Ertel K, Banerjee  S, Mason P D ,  Phillips P J ,  Siebold M ,  Hernandez-Gomez C ,  Collier J C . Optimising the efficiency of pulsed diode pumped Yb:YAG laser amplifiers for ns pulse generation. Optics Express, 2011, 19(27): 26610–26626

[10] Sekine T, Takeuchi  Y, Kurita T ,  Hatano Y ,  Muramatsu Y ,  Mizuta Y ,  Kabeya Y ,  Tamaoki Y ,  Kato Y. High gain, high efficiency cryogenic Yb:YAG ceramics amplifier for several hundred joules DPSSL. In: Proceeding of Advanced Solid State Lasers, OSA Technical Digest. Massachusetts: Optical Society of America, 2016, paper ATh4A. 1

[11] Siebold M, Loeser  M, Roeser F ,  Seltmann M ,  Harzendorf G ,  Tsybin I ,  Linke S ,  Banerjee S ,  Mason P D ,  Phillips P J ,  Ertel K ,  Collier J C ,  Schramm U . High-energy, ceramic-disk Yb:LuAG laser amplifier. Optics Express, 2012, 20(20): 21992–22000

[12] Bourdet G L. Numerical simulation of a high-average-power diode-pumped ytterbium-doped YAG laser with an unstable cavity and a super-Gaussian mirror. Applied Optics, 2005, 44(6): 1018–1027

Acknowledgements

This work was supported by the National High-Tech R&D Program 863-804 (Nos. 2012AA8042039, 2013AA8042039 and 2014AA8042039).

RIGHTS & PERMISSIONS

2017 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg