Ç" f@ /† < Ɠ § · ô Dz D GF g l Õ ü t" é ¶ (2002¸ 9 Z 4 11{ 9 ~ à Î6 £ §)

Nd ³⁺ :LaSc 3 (BO 3 ) 4  T ± Žz º ú m É 7 _T $ [; c" e ⁴ F _3/2 Ç U Ø üz º8 ý # bM 

† ç

¡4 w H- ! H · ­ ¤* å ' Ö <

ô 

Ç" f@ /† < Ɠ § · ô  Dz D GF  g l Õ ü t" é ¶ (2002¸   9 Z 4 11{ 9  ~ à Î6 £ §)



s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ \  ¦ ë ß –[ þ t l  0 A # Œ, Nd

³⁺

:LaSc

3

(BO

3

)

4

é ß –  & ñ `  ¦ $ í  © œ % i  . / B Nç ß – ç  H“ É r C2/c s  9,   & ñ     © œÃ º  H a=7.7 ˚ A, b=9.8 ˚ A, c=12.0 ˚ A, and β=105.4

^◦

s % 3  . W 1š ¸n ¶ o u s “ : r • ¸i ç Ò  ¦ \ 



 É r + þ AF  g à º" î , f  ¨ à º x 9  + þ AF  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3  1 p x s  › ¸ ÷ &% 3 “ ¦,   É r W 1š ¸n ¶ o u • ¸i ç   & ñ [ þ t õ  q “ §÷ &% 3  .



s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ _  ´ ò6   x$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ðl  0 AK   © œ\ O 6   x  s š ¸× ¼ Y Us $ _  µ 1 ϔ     © œ\  & h ½ + Ëô  Ç 808 nm_    © œ\ " f Ti:sapphire Y Us $ \  ¦ * 3 i ç F  g " é ¶ Ü ¼– Ð l ‘ : r   Y Us $  µ 1 ϔ  \  @ /ô  Ç z  ´+ « >`  ¦ % i  . ¢ ¸ ô 

Ç,

⁴

F

3/2

_  ï  r0 A– Ð f ” ] X  * 3 i ç ½ + É  â Ä º

⁴

F

5/2

_  ï  r0 A– Ð * 3 i ç ½ + É  â Ä ºü < q “ §½ + É M : l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦_  7 £ x  ü

< ë  H t ~ ½ Ós  ± ú  t   H : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9, s  Qô  Ç

⁴

F

_3/2

_  ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç “ É r

⁴

F

_5/2

_  ï  r0 A– Ð_  * 3  i ç

õ  q “ § # Œ Z  }“ É r € ª œ ´ òÖ  ¦ M :ë  H \   s ß ¼– Ð } 9  Y Us $  B | 9 \ " f ™ è— ¸& h  \ P _  µ 1 ÏÒ q t`  ¦ ×  ¦{ 9  à º e ”  6

£

§`  ¦ ˜ Ð% i  .

PACS numbers: 42

Keywords: Nd:LSB,  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ , f ” ] X  * 3 i ç ,

⁴

F

_3/2

I. " e  ] Ø

þ

j  H  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $   H  Œ •“ ¦ ´ òÖ  ¦& h “   Y Us $  r  Û

¼% 7 ›Ü ¼– Ð" f Å Ò3 l q`  ¦ ~ à Γ ¦ e ”  . Ø  ¦§ 4  Y U6 \ š\    " f _ † < Æ,

ƒ 

\ V, l > / B N 1 p x \  6 £ x6   x ÷ &“ ¦ e ” Ü ¼ 9, Õ ª ×  æ W 1š ¸n ¶ o u • ¸ i ç

 s ß ¼– Ð} 9  Y Us $  B | 9 “ É r   É r s “ : r • ¸i ç B | 9 \  q  K

  © œ@ /& h Ü ¼– Ð Z  }“ É r f  ¨ à º ´ òÖ  ¦`  ¦ t “ ¦ e ” # Q Ä »6   x   [1–4]. Õ ª Q
 F  g† < Æ x 9  % i † < Æ& h    & h _  µ 1 ÏÒ q t \ O s  x 9 • ¸

Z

 }“ É r  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $  B | 9 _  + þ AI – Ð   & ñ `  ¦ $ í  © œ 



 H X < # Q 9¹ ¡ § s  e ”  . ô  Ǽ # , Nd:YAG   & ñ “ É r 8 A# Qè ß – F  g† < Æ

&

h , % i † < Æ& h ,  o† < Æ& h  $ í | 9 `  ¦ t “ ¦ e ” Ü ¼ 9, Z  }“ É r f  ¨ à º é ß –

€ 

& h õ  \ P „  • ¸• ¸– Ð “  K   © œ V , o  æ ¼s “ ¦ e ”   H W 1š ¸n 

¶ o

u • ¸i ç “ ¦^ ‰ Y Us $  B | 9 s   [2]. Õ ª Q
, W 1š ¸n ¶ o u s 

“

: r_  ß ¼l  Å ÒÓ ü t| 9 “   YAG\  Á ºè ß –y  ¶ ú š{ 9 s  ÷ &t · ú §  H X

<, Õ ª " é ¶ “  “ É r ° ú  “ É r › ¸| \ " f W 1š ¸n ¶ o u s “ : r_  ß ¼l  s  à

Ôµ ¢ § s “ : r_  ß ¼l \  q K  €  • 3 % & ñ • ¸ ß ¼l  M :ë  H s  . Õ ª



QÙ ¼– Ð, þ j@ / W 1š ¸n ¶ o u • ¸i ç Ò  ¦“ É r l , כ K   1.1∼1.4 at.%

&

ñ • ¸ ˜ м # & h s  . Ó ü t : r, þ j  H \ P ¸ n q$ í Z O , e  ¦! 3 Û ¼Z O , \  x

„ à Ìr \ O  ~ à Ì} Œ •Z O  x 9  [ j b ”  l Z O  1 p x  € ª œô  Ç   & ñ l Õ ü t_  µ

1 ϲ ú ˜– Ð • ¸i ç Ò  ¦ s  3.0∼6.8 at.% & ñ • ¸ t  0 p x >  ÷ &% 3 

“

¦, F  g† < Æ x 9  Y Us $  µ 1 ϔ   : £ ¤$ í s  l ” > r_  Y Us $ ü < q 5 p w 




 €  •ç ß –
“ É r   õ \  ¦ ”   “ ¦ ˜ Г ¦÷ &“ ¦ e ” l   H t  ë

ß – # Œ„  y    & ñ $ í  © œ\  # Q 9¹ ¡ § s  e ”  . ¢ ¸   É r W 1š ¸n ¶ o u Y

Us $  B | 9 – Ð Nd:YVO

4

  & ñ s  e ”   H X < V , “ É r f  ¨ à º é ß –€  

&

h Ü ¼– Ð “  K  a % v“ É r % ò % i \ " f * 3 i ç F  g`  ¦ ´ òÖ  ¦& h Ü ¼– Ð f  ¨ à º K

    H  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ _  + þ AI \ " f Ä »6   x½ + É Ã º e ”  t

ë ß –, ± ú “ É r \ P „  • ¸• ¸ü < % i † < Æ& h  : £ ¤$ í s  é ß –& h s   [5–13].

ì

ø ̀  \ , Nd

³⁺

:LaSc

3

(BO

3

)

4

(Nd:LSB)   H F  g† < Æ& h , % i 

† <

Æ& h  : £ ¤$ í `  ¦ Õ ª@ /– Ð Ä »t ô  Ç G  • ¸i ç Ò  ¦ \   _  ] jô  Ç`  ¦ ~ à Πt

· ú §  H  . ± ú “ É r 0 l x • ¸ ³ ðÑ þ ˜ ´ òõ \  ¦ t “ ¦ e ” Ü ¼ 9, { 9 ì ø Í

&

h “   W 1š ¸n ¶ o u Y Us $ _  * 3 i ç   © œ“   808 nm\ " f_  f  ¨ Ã

º@ /_  ; Ÿ ¤ s  3 nm
 ÷ &# Q  s š ¸× ¼ Y Us $ – Ð * 3 i ç ½ + É  â Ä

º “ : r • ¸ › ¸& ñ \  _ ô  Ç   © œ › ¸] X \  @ /ô  Ç Â Ò{ Œ ™s   _  \ O 



  H  כ s   © œ& h s  . Õ ª Q
,   & ñ ½ ¨› ¸ $ í  © œ › ¸| _ 

“

: r • ¸\        o  9, t F K  t  · ú ˜ 9”    כ ë ß – K • ¸ C2/c (α-phase), R32 (β-phase), Cc (γ-phase), ü < C2 1 p x s  e ” 



 [5,6]. l ‘ : r& h “     & ñ ½ ¨› ¸  H ¹ ¢ ¤~ ½ Ó& ñ > s  9, s  Qô  Ç ½ ¨

›

¸_    & ñ “ É r @ /> h Y Us $    & ñ s 
 q ‚  + þ AF  g† < Æ   & ñ Ü ¼

–

Ð" f_  % i ½ + É`  ¦ à º' Ÿ    H  â Ä º ´ ú § . R32 (β-phase)_ 

 â

Ä º  H   É r 0 A © œ_    & ñ õ   H ² ú ˜o   ^ ‰Å Ò à º 7 £ x C – Ð

¸ ú

˜ · ú ˜ 9”   NYAB  & ñ õ  ° ú  “ É r ½ ¨› ¸– Ð" f s p   ^ ‰Å Ò à º 7

£

x C \  _ ô  Ç ] j2› ¸ o  µ 1 ÏÒ q t\  @ /K  ˜ Г ¦  ) a   e ”  .

Õ

ª Q
, — ¸Ž  H 0 A © œç  H“ É r  ë ß –   & ñ ½ ¨› ¸\  e ” # Q   ½ + Ëy Œ •õ 

~

½ ӆ ¾ Ós  €  •ç ß –m ”  d  ¦ # Q4 R e ” `  ¦ ÷  r l ‘ : r& h “     & ñ ½ ¨› ¸\   H

 H    o \ O   [7,8]. 7 £ ¤,   & ñ $ í  © œ › ¸| \     Starkï  r

0 A €  •ç ß –m ”  Z  }  
 ± ú “ É r \  -t  A á ¤ Ü ¼– Ð s 1 l x €  " f µ 1 Ï

-310-

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H s  Qô  Ç Nd:LSB  & ñ `  ¦ s 6   x # Œ  s  ß

¼– Ð} 9  Y Us $  µ 1 ϔ  `  ¦ ½ + É  â Ä º : Ÿ x © œ& h “   * 3 i ç   © œ“   808 nm\  ¦ s 6   x # Œ

⁴

F

_5/2

_  ï  r0 A– Ð * 3 i ç % i `  ¦  â Ä ºü < s ˜ Ð



 ± ú “ É r ï  r0 A“  

⁴

F

_3/2

– Ð * 3 i ç % i `  ¦  â Ä º_  z  ´+ « >  õ \  ¦ q

“ § # Œ € ª œ ´ òÖ  ¦ s  Z  }“ É r ï  r0 A– Ð_  * 3 i ç s  ™ è— ¸& h “   \ P  µ

1 ÏÒ q t`  ¦ ×  ¦ s “ ¦   " f * 3 i ç ´ òÖ  ¦_  7 £ x – Ð l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ _

 7 £ x ü < ë  H t ~ ½ Ó_  y Œ ™™ è\  % ò † ¾ Ó`  ¦ º ¡ §`  ¦ ˜ Ð% i  . s  Qô  Ç z 

´+ « >   õ   H “ ¦x 9 • ¸ • ¸i ç s  € 9 à º& h “    s ß ¼– Ð} 9  Y Us 

$

\  e ” # Q" f \ P µ 1 ÏÒ q t`  ¦   H" é ¶& h Ü ¼– Ð ×  ¦ s “ ¦ Y Us $  ´ òÖ  ¦

`

 ¦ Z  } s   H à ºé ß –Ü ¼– Ð  Ž ž ÐK  ^  ¦ë ß –ô  Ç { 9 s  9, 6 £ x6   x • ¸ Z  }

`

 ¦  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  .

II. ° Ë Ñ] K ¡ — ¤V R Ë



© œ“ : r \ " f 15 at.% Nd:LSB_  f  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ f  ¨ à º ì  r F 

g l (U-3500, Hitachi)\  ¦ s 6   x # Œ › ¸  % i  . r « э  H

€

ª œ€  s  ¨ î ' Ÿ  “ ¦ ¿ ºa   H 1 mm – Ð ƒ   ÷ &% 3  .   É r W 1š ¸ n

¶ o u Y Us $ \ " fü < ° ú  s  \ P  > h_  f  ¨ à º@ / 885, 807, 748, 690, 589, 529, 477, 433, 369, ü < 333 nm\ " f µ 1 Ï| ÷ &% 3 Ü ¼ 9, : £ ¤ y  808 nm\ " f f  ¨ à º@ /_  ; Ÿ ¤“ É r 3 nm – Ð V , % 3  . f  ¨ à º é

ß –€  & h _  ß ¼l   H 1.3 ×10

⁻¹⁹

cm

²

– Ð Nd:YVO

⁴

ü < Nd:YAG _  9.8×10

⁻¹⁹

cm

²

ü < 3.3×10

⁻¹⁹

cm

²

˜ Ð  B Ä º  Œ •  [14].

1.062 µm \ " f
 
  H

⁴

F

_3/2

→

⁴

I

_11/2

„  s \  _ ô  Ç + þ A F 

g“ É r ì  r l Ö  ¦ s  0.49– Ð   É r „  s ‚  \  q K  y © œ > 
 

Ù ¼– Ð l ‘ : r   Y Us $  µ 1 ϔ  \  Ä »6   x  . • ¸i ç 0 l x • ¸_  7 £ x

\     ì  rF  g ì  r K 0 p x s  b  # Qt  9, Ô  ¦ç  H{ 9  ‚  ; Ÿ ¤ S X ‰ @ /

”

 ' Ÿ    H X < s  Qô  Ç ‰ & ³ © œ“ É r f  ¨ à º e ”   H 880 nm   H~ ½ Ó\ 

"

f_  + þ AF  g þ j@ /   © œs    & ñ _  / B Nç ß –ç  H_     o
 • ¸i ç 0 l x

•

¸\        o   H ‰ & ³ © œ\  l “     H  כ s   [4–6].

Õ

ªa Ë > 1. Fluorescence lifetime of Nd:LSB measured with different Nd doping concentration

s

 40 at.% • ¸i ç 0 l x • ¸\ " f 53 µs– Ð / å L   >  y Œ ™™ è % i  .

49.8 %_  4 Ÿ ¤   € ª œ  à ºÖ  ¦`  ¦ & ñ €   4 Ÿ ¤  à º" î “ É r W 1š ¸ n

¶ o u s “ : r_  • ¸i ç 0 l x • ¸ 10 at.%{ 9  M : 229 µs– Ð   É r / B N ç

ß – ç  H_    & ñ õ  ß ¼>   Ø Ôt  · ú §€ Œ ¤  [1,4–6].

III. 7 _T $ [ ®  oà à Š— ¤V R Ë

Õ

ªa Ë > 2  H * 3 i ç   © œ_     o\    É r l ‘ : r   µ 1 ϔ   :

£

¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ðl  0 Aô  Ç Y Us $  µ 1 ϔ   z  ´+ « >  © œu s  .

Ti:sapphire Y Us $ \  ¦ * 3 i ç F  g " é ¶ Ü ¼– Ð  6   x % i Ü ¼ 9, * 3 i ç Ø

 ¦§ 4 “ É r * 3 i ç F  g_  / B Nç ß – ì  r Ÿ í\  ¦    t  · ú §>  l 0 AK  ¼ #  F 

g  ü < Glan-Thomson á Ôo 7 £ §`  ¦   Ü ¼– Ð  6   x # Œ › ¸] X 

% i  . 7 £ ¤, · ú ˜Œ 4 H Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 `  ¦ Z  } s l  0 AK  „  l { 9 

§

4 `  ¦ 7 £ x r v €  , * 3 i ç F  g “   Ti:sapphireY Us $ _  Ø  ¦§ 4  c ”  _

 / B Nç ß – ì  r Ÿ í  † 1  à º e ” Ü ¼ 9, s  כ “ É r Nd:LSB  s ß ¼

–

Ð } 9  Y Us $ _  * 3 i ç F  g_  Ø  ¦§ 4  x 9 • ¸_  { 9 › ' a$ í `  ¦ $ K   l

 M :ë  H s  . ¿ ºa  1 mms “ ¦ ß ¼l  2×2 mm

²

“   10 at.% Nd:LSB  & ñ (α-phase) `  ¦  6   x % i Ü ¼ 9, * 3 i ç F  g_  { 9

 €  “ É r * 3 i ç   © œ“   808 nm\ " f Z  }“ É r È Òõ Ö  ¦ õ  Y Us 

$

 µ 1 ϔ     © œ“   1062 nm\ " f Z  }“ É r ì ø Í Ö  ¦`  ¦ t   H s  Ò 

o ~ à Ì} Œ • % ƒo  % i Ü ¼ 9,   É r €  “ É r Y Us $  µ 1 ϔ     © œ\  @ / K

 Á ºì ø Í  ~ à Ì} Œ • % ƒo  % i  .   & ñ “ É r ½ ¨o  \ P % ƒo @ / 0 A\ 

“

¦& ñ ÷ &% 3 “ ¦, Ø  ¦§ 4  â _  / B GÒ  ¦ ì ø Í ⠓ É r 30 mm s % 3  . * 3 i ç F 

g “   Ti:sapphireY Us $ _  c ”  ß ¼l   H 600 µm s “ ¦, M

²

c ”

| 9 “     H 1.3 s % 3 Ü ¼ 9, | 9 5 Å q E $ ™Ý ¼\  ¦ s 6   x # Œ | 9 5 Å qô  Ç c ”

_  ß ¼l   H 65.5 µm s % 3  .

Õ

ªa Ë > 3“ É r 808 nm\  ¦ * 3 i ç   © œÜ ¼– Ð % i `  ¦ M :_  z  ´+ « >

 

õ s  . F  g x 9 • ¸\  ¦ F G @ / o l  0 A # Œ e ” >  / B N”  l \  ¦

½

¨$ í % i Ü ¼ 9, f  ¨ Ã º> Ã º 32 cm

⁻¹

s Ù ¼– Ð €  • 95 %_  * 3 

Õ

ªa Ë > 2. Experimental setup for lasing with Nd:LSB crys-

tal

Õ

ªa Ë > 3. Fundamental laser output of 10 at.% Nd:LSB measured with different absorbed pump power at 808 nm. Different output coupler reflectance of 95, 97, and 99 % are used

i ç

F  g s    & ñ \  _ K  f  ¨ à º÷ &% 3  .  © œ Z  }“ É r l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦

“ É

r Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦ s  97 %{ 9  M : 8 £ ¤& ñ  ) a 55 % – Ð, s M : ë

 H t ~ ½ Ó f  ¨ à ºØ  ¦§ 4 “ É r 20 mW s % 3  . f  ¨ à º Ø  ¦§ 4 s  618 mW { 9

 M : Y Us $  Ø  ¦§ 4 “ É r 342 mW% i Ü ¼ 9, Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦`  ¦ 99 % – Ð % i `  ¦ M :  H l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ õ  ë  H t ~ ½ Ós  y Œ •y Œ • 33.4

% ü < 12 mWs % 3  . ì ø ̀   95 %_  ì ø Í Ö  ¦`  ¦ ”   Ø  ¦§ 4  â

`

 ¦  6   x % i `  ¦ M :  H y Œ •y Œ • 52 %ü < 30 mWs % 3   H X <  6 £ § d ”

`  ¦ s 6   x # Œ ½ ¨ô  Ç / B N”  l  1 r M  g4 Ÿ ¤ ’ < Hz  ´“ É r 1.4 % s % 3 



 [13].

L

_i

= (T

₂

/T

₁

)T

₁

− (η

2

/η

₁

)T

₂

η

2

/η

1

− T

2

/T

1

#

Œl " f, T

¹

, T

2

ü < η

1

, η

2

  H y Œ •y Œ • Ø  ¦§ 4  â _  È Òõ Ö  ¦ õ  l  Ö

 ¦ l  ´ òÖ  ¦ s  .

1

l x{ 9 ô  Ç / B N”  l \  ¦  6   x # Œ

⁴

F

_3/2

ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç

`

 ¦ r • ¸ % i  . · ú ¡" f ƒ  / å Lô  Ç  ü < ° ú  s  808 nm– Ð * 3 i ç

½ +

É  â Ä º˜ Ð  Z  }“ É r € ª œ ´ òÖ  ¦`  ¦ t “ ¦ e ” # Q * 3 i ç F  g_  * 3  i ç

´ òÖ  ¦ s  7 £ x ½ + É ÷  r  m   ™ è— ¸& h “   \ P  µ 1 ÏÒ q t_  y Œ ™™ è

\

• ¸ l # Œô  Ç . @ / Òì  r_  W 1š ¸n ¶ o u Y Us $ \ " f  6   x 



 H : Ÿ x © œ& h “  

⁴

F

_5/2

ï  r0 A– Ð_  * 3 i ç “ É r ì ø Í@ /– Ð Y Us $  µ 1 Ï Ò q

t\   © œ@ /& h Ü ¼– Ð Ô  ¦ o   . à º¸  „  , Nd:YAG [ j b ”    

&

ñ \ " f

⁴

F

3/2

ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç s  Y Us $ _  ´ òÖ  ¦`  ¦ 7 £ x

r †     H ˜ Г ¦ e ” % 3 t ë ß – s  כ “ É r Z  }“ É r 0 l x • ¸_  · û ª“ É r

 

& ñ `  ¦ B | 9 – Ð # Œ “ ¦x 9 • ¸ * 3 i ç s  € 9 à º& h “    s ß ¼– Ð } 9

 Y Us $ \ " f  H  8¹ ¡ ¤ ´ òõ & h s  .  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ 

\

" f € 9 à º& h “   Z  }“ É r • ¸i ç Ò  ¦“ É r q 4 Ÿ ¤   „  s Ö  ¦_  7 £ x \  ¦



l   9,  Ö ¸$ í s “ : r[ þ t ç ß –_  q 4 Ÿ ¤   \  -t  „  ² ú ˜s  Y Us 

$

 ´ òÖ  ¦`  ¦ b  # Qä ¼o >   ) a  . q 4 Ÿ ¤   „  s   H ŠҖ Ð  © œ0 Aì ø Í

„ 

 (upconversion)s 
 0 Aì ø ̈́   (downconversion)_  õ  Õ

ªa Ë > 4. Fundamental laser output of 10 at.% Nd:LSB measured with different absorbed pump power at 884 nm.

&

ñ `  ¦ : Ÿ x K  [ þ t›  H  © œI “  

⁴

F

3/2

_  ì ø ̈́   x 9 • ¸_  y Œ ™™ è\  ¦ Ä » µ 1

Ïô  Ç  [14].

Õ

ªa Ë > 4  H ° ú  “ É r   & ñ õ  / B N”  l \  ¦ s 6   x # Œ * 3 i ç   © œ

`

 ¦

⁴

F

_3/2

ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç \  K { © œ   H 884 nm – Ð   Ë

¨% 3 `  ¦  â Ä º_  z  ´+ « >   õ s  .   & ñ \  _ ô  Ç f  ¨ à ºÖ  ¦“ É r 884 nm \ " f 49.8 %s % 3 Ü ¼ 9, 808 nm * 3 i ç \ " fü <  ð ø Í

t – Ð Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦`  ¦  Ë ¨# Q 9 z  ´+ « > % i  . 808 nm \ " f  © œ a % ~“ É r l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦`  ¦ ˜ Г   97 %_  ì ø Í Ö  ¦`  ¦

”   Ø  ¦§ 4  â `  ¦  6   x % i `  ¦  â Ä º l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦“ É r 55 % \ 

"

f 59 %– Ð  © œ5 p x % i “ ¦ ë  H t ~ ½ ӓ É r 20 mW \ " f 6 mW– Ð

±

ú  & ’  . f  ¨ à º Ø  ¦§ 4 s  388 mW{ 9  M : Y Us $  Ø  ¦§ 4 “ É r 228 mW s % 3  . Ø  ¦§ 4  â _  ì ø Í Ö  ¦`  ¦ 99 % – Ð % i `  ¦ M : l Ö  ¦ l

 ´ òÖ  ¦“ É r 33.4 % \ " f 37.1 %– Ð  © œ5 p x % i “ ¦, ë  H t ~ ½ ӓ É r 12 mW \ " f 4 mW– Ð ± ú  & ’  . 95 %_  ì ø Í Ö  ¦`  ¦ ”   Ø

 ¦§ 4  â \ " f• ¸ l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ s  52 %\ " f 54.9 %– Ð 7 £ x  

“

¦, ë  H t ~ ½ Ós  30 mW\ " f 12 mW– Ð ± ú  & ’  . f  ¨ à º> à º



 H 808 nm \ " f˜ Ð  ± ú t ë ß –

⁴

F

_3/2

ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç “ É r

± ú

“ É r € ª œ  ’ < Hz  ´`  ¦ t “ ¦ e ” # Q  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ \ " f

´

òÖ  ¦& h “   / B N”  l \  ¦ ½ ¨$ í   H X < B Ä º a % ~“ É r   õ \  ¦ ] jr  K

ï  r  .

Y

Us $  Ø  ¦§ 4 “ É r  ×  æ — ¸× ¼– Ð µ 1 ϔ   % i   H X < 7 á x — ¸× ¼_  à º



 H [12]

m = ∆v c/2nL ü

< ° ú  s   ) a  . ∆v  H s 1 p q ‚  ; Ÿ ¤ Ü ¼– Ð 4 nm s  9, Ï ã J] X Ò  ¦

“

É r 1.82 s “ ¦, L“ É r / B N”  l _  U  ´s s  9, c  H y n C_  5 Å q • ¸s 



. 7 £ ¤ é ß –{ 9  7 á x — ¸× ¼ µ 1 ϔ  `  ¦ 0 AK " f  H   & ñ _  ¿ ºa  76.6 µm & ñ • ¸ ÷ &# Q    H X <   & ñ `  ¦ 100 µm s  – Ð / B N

l ê ø Í B Ä º # Q 9î  r { 9 s  .

Nd:LSB é ß –  & ñ `  ¦ $ í  © œ # Œ F  g† < Æ x 9  Y Us $  µ 1 ϔ   : £ ¤$ í

\

 @ /ô  Ç › ¸ ü < † < Êa 

⁴

F

_3/2

ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç `  ¦ % i 

`

 ¦  â Ä º l Ö  ¦ l  ´ òÖ  ¦ õ  ë  H t ~ ½ Ós  ± ú  t   H  כ `  ¦ z  ´+ « >& h  Ü

¼– Ð S X ‰ “   % i  . “ ¦0 l x • ¸ W 1š ¸n ¶ o u s “ : r_  • ¸i ç õ , “ ¦x 9 

•

¸ * 3 i ç s  € 9 à º“    s ß ¼– Ð} 9  Y Us $ \ " f

⁴

F

_3/2

ï  r0 A– Ð _  f ” ] X  * 3 i ç “ É r l ” > r_ 

⁴

F

_5/2

ï  r0 A– Ð_  * 3 i ç \  q K  ± ú 

“ É

r € ª œ  ’ < Hz  ´õ  † < Êa  ™ è— ¸& h “   \ P  µ 1 ÏÒ q t`  ¦ ×  ¦ # Œ “ ¦0 l x • ¸ • ¸ i ç

\    É r q 4 Ÿ ¤   „  s Ö  ¦_  7 £ x \  ¦ ×  ¦ # Œ „  ^ ‰& h “   Y Us 

$

 ´ òÖ  ¦_  7 £ x \  ¦ 4 R`  ¦ à º e ” 6 £ §`  ¦ ˜ Ð% i  . s  Qô  Ç ‰ & ³



© œ“ É r Nd:LSB   & ñ _  / B Nç ß – ç  H s  # Œ Q t e ” \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨

“ ¦ f  ¨ à º x 9  + þ AF  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 _  › ¸ \ " f · ú ˜ à º e ” 1 p w s 

4

F

_3/2

ï  r0 A– Ð_  f ” ] X  * 3 i ç s  ° ú  “ É r   õ \  ¦ 4 R`  ¦ à º e ”  6

£

§`  ¦ € Œ ™r ô  Ç . l ” > r_  ¸ ú ˜ · ú ˜ 9”   W 1š ¸n ¶ o u Y Us $  Ó ü t| 9 

“

  Nd:YAG
 Nd:YVO

⁴

ü < q “ § # Œ ^  ¦ M : ± ú “ É r \ P „  • ¸

•

¸ü <  Œ •“ É r f  ¨ à º é ß –€  & h `  ¦ t “ ¦ e ” 6 £ § \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ Z  }

“ É

r • ¸i ç _  0 p x$ í `  ¦ t m “ ¦ e ” # Q  s ß ¼– Ð} 9  Y Us $  B 

| 9

– Ð" f 0 p x$ í `  ¦ t “ ¦ e ”   H Nd:LSB  H l   Ä » ô  Ç Ó ü t

| 9

\  @ /K " f• ¸ Y Us $  µ 1 ϔ   ´ òÖ  ¦`  ¦ 7 £ x r v   H ~ ½ ÓZ O Ü ¼

–

Ð

⁴

F

_3/2

ï  r0 A– Ð_  * 3 i ç s  Ä »6   xô  Ç Ã ºé ß –s  | ¨ c à º e ” 6 £ §`  ¦

·

ú ˜ 9ï  r  . Õ ª Q
 Nd:LSB  H   & ñ $ í  © œ › ¸| \    É r / B N ç

ß – ç  H s  # Œ Q t “   & h `  ¦ “ ¦ 9½ + É M : 7 á §  8 \  -t  ï  r0 A

\

 @ /ô  Ç ì  rF  g ì  r$ 3 õ    & ñ : £ ¤$ í s  † < Êa  ì  r$ 3 ÷ &  H  כ s  € 9  כ

¹  9, s  & h \  @ /K " f• ¸ ƒ  ½ ¨  õ \  ¦ • ¸Ø  ¦ # Œ ˜ Г ¦½ + É

\ V& ñ s  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H _ † < ÆY Us $  ƒ  ½ ¨G ' p' _  t " é ¶ \  _  # Œ à º '

Ÿ ÷ &% 3 _ þ v m  .

[1] W. Chen, G. Wang, Z. Lin and Z. Hu, Opt. Com- mun. 162, 49 (1999).

[2] P. Gavrilovic, M. S. O’Neill, K. Meehan, J. H.

Zarrabi, S. Singh and W. H. Grodkiewicz, Appl.

Phys. Lett. 60, 1652 (1992).

[3] B. Ferrand, D. Pelenc, I. Chartier and Ch. Wyon, J. Cryst. Growth 128, 965 (1993) ; Ikesue, T. Ki- noshita, K. Kamata and K. Yoshida, J. Am. Ceram.

Soc. 78, 1033 (1995).

[4] G. Wang, W. Chen, Z. Li and Z. Hu, Phys. Rev.

B60, 15469 (1999).

[5] D. K. Sardar, F. Castano, J. A. French, J. B. Gru- ber, T. A. Reynolds, T. Alekel, D. A. Keszler and B. L. Clark, J. Appl. Phys. 90, 4997 (2001).

[6] J. B. Gruber, T. A. Reynols, D. A. Keszler and B.

Zandi, J. Appl. Phys. 87, 7159 (2000).

[7] J. P. Meyn, T. Jensen and G. Huber, IEEE J. Quant.

Electron. 30, 913 (1994).

[8] O. Jarchow, F. Lutz and K. H. Klaska, Z. f. Krist.

149, 162 (1979).

[9] A. A. Kaminskii, G. A. Bogolubova and L. Li, Izve- tia academii nauk. Ser. Neorg. Mat. 5, 673 (1969).

[10] L. Zundu, J. Aidong, H. Yichuan and Q. Minwang, Chinese Phy. Lett. 3, 541 (1986).

[11] S. A. Kutovoi, V. V. Laptev and S. Y. Matsnev, Sov.

J. Quantum. Electron. 21, 131 (1991).

[12] T. Taira, A. Mukai, Y. Nozawa and T. Kobayashi, Opt. Lett. 16, 1955 (1991).

[13] V. Lupei, A. Lupei, N. Pavel, T. Taira and A. Ikesue, Appl. Phys. B73, 757 (2001).

[14] W. K. Jang, T. H. Kim, Y. M. Yu and T. Taira,

Proc. SPIE Annual Mtg., will be published (2002).

Direct Pumping to the ⁴ F _3/2 Level in a Nd ³⁺ :LaSc ₃ (BO ₃ ) ₄ Microchip Laser

Won Kweon Jang

Hanseo University, Seosan 356-706

Young Moon Yu

Korea Institute of Photonics Technology, Kwangju 500-010 (Received 11 September 2002)

Single crystals of neodymium-doped lanthanum scandium borate were grown for microchip laser fabrication. The space group of grown crystal was found to be C2/c, and the crystal lattice param- eters were a = 7.7 ˚ A, b = 9.8 ˚ A, c = 12.0 ˚ A, and β = 105.4

^◦

. The fluorescent lifetime, and the absorption and the emission spectra for various neodymium doping concentrations were investigated and compared to those of other neodymium-doped single crystals. The fundamental lasing experi- ment to observe its potential as an the efficient microchip laser at 808 nm, the wavelength that is easy to access with a commercial diode laser, was done with a Ti:sapphire laser. Also, we showed that direct pumping to the

⁴

F

3/2

level gave an improved slope efficiency and threshold compared to the results of conventional pumping to the

⁴

F

_5/2

level of the absorption band. Direct pumping contributed to a reduction in the dissipative heat generation in the microchip laser crystal because its quantum efficiency is higher than that of the conventional pumping to the

⁴

F

5/2

level.

PACS numbers: 42

Keywords: Nd:LSB, Microchip laser, Direct pumping,

⁴

F

_3/2