アップコンバージョンレーザー

ほとんどのレーザーにとって、レーザー波長は励起波長よりも長い。これはすべてのポンピングスキームにとって避けられず、そこでは一つの励起光子が一つのレーザー光子を生み出している。しかしながら、アップコンバージョンポンピングスキームが存在し、そこでは2つないしはより多くの励起光子がレーザーイオンをより高い励起水準へ遷移させるために使われるので、レーザー光子エネルギーは励起源のエネルギーよりも大きくなる。例えば、赤外光によって励起された可視レーザーが存在する。（時々、“アップコンバージョンレーザー”という商標は励起過程が多数の光子を含むときには、レーザー波長が励起波長よりも短くないときであっても使われる。）

初期のアップコンバージョンレーザーはバルク結晶を用いて試験され、それは極めて低温まで冷やさなければならず、システムを非実用的なものにしていた。しかしながら、極めて重要な進展が得られた、例えばEr:YLiF₄ と Er:LiLuF₄ の結晶を用いて比較的高出力の緑色光[2, 14, 15]を室温で発生させた。

最近使われたアップコンバージョンレーザーはグラスファイバーを基にしており、高励起強度が長い長さに渡って維持されるので、レーザー閾値を他では困難な条件のもとでさえも維持できる。 ほとんどの場合において、シリカガラスはそれ自体の高いフォノンエネルギーゆえに不適切であり、強い多重フォノン遷移を起こし、それゆえに短すぎる準安定準位寿命につながる。 それゆえに、重金属のフッ化物ガラス（例. ZBLAN）を使うことがしばしば必要であるが、脆くかつ高価になる。

アップコンバージョンの例を以下に示す。

• ツリウム添加青色アップコンバージョンレーザー[5, 11, 12]（波長1120-1140nmあたりで励起されて波長480nmあたりで発振）
• エルビウム添加緑色アップコンバージョンレーザー [1, 4]（波長980nmあたりで励起され546nmあたりで発振）
• プラセオジム/イッテルビウム 添加アップコンバージョンレーザー [7, 8]（850nmあたりで励起（アバランシェプロセスを使用）またはイッテルビウムを増感剤として励起されて、赤（635nm）、オレンジ（605nm）、緑（605nm）、青（491nm）のスペクトル領域において様々な波長の可視光を発振）