Abstract

We demonstrate numerically a novel passive mode-locking mechanism for semiconductor lasers based on nonlinear directional coupling. In a designed ring cavity a long pulse can be compressed in the bar port of the directional coupler as a result of linear coupling and gain saturation. Meanwhile, a pulse with a shorter pulse width and a higher pulse energy emerges from the cross port. Hence we can use the cross port as the output coupler of the laser system, leading to an output pulse energy that is greater than the intracavity pulse energy.

© 1996 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. J. Delfyett, L. Florez, N. Stoffel, T. Gmitter, N. Andreadakis, G. Alphonse, W. Geislik, Opt. Lett. 17, 670 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. R. A. Salvatore, T. Schrans, A. Yariv, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 756 (1993).
    [CrossRef]
  3. Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
    [CrossRef]
  4. C. F. Lin, C. L. Tang, Appl. Phys. Lett. 62, 1053 (1993).
    [CrossRef]
  5. S. R. Friberg, A. M. Weiner, Y. Silberberg, B. G. Sfez, P. S. Smith, Opt. Lett. 13, 904 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
    [CrossRef]
  7. R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
    [CrossRef]
  8. H. G. Winful, D. T. Walton, Opt. Lett. 17, 1688 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.
  10. S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
    [CrossRef]

1993

R. A. Salvatore, T. Schrans, A. Yariv, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 756 (1993).
[CrossRef]

C. F. Lin, C. L. Tang, Appl. Phys. Lett. 62, 1053 (1993).
[CrossRef]

1992

1991

S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
[CrossRef]

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

1990

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

1988

Aitchison, J. S.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Alphonse, G.

Andreadakis, N.

Chen, Y. K.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Chin, M. A.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Chuang, C. L.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Delfyett, P. J.

Erdmann, R. K.

S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.

Florez, L.

Flynn, R. J.

S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.

Fork, R. L.

S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.

Friberg, S. R.

Geislik, W.

Gibbs, H. M.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Gmitter, T.

Harten, P. A.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Haus, J. W.

S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.

Ironside, C. N.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Jin, R.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Lee, S. G.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Lin, C. F.

C. F. Lin, C. L. Tang, Appl. Phys. Lett. 62, 1053 (1993).
[CrossRef]

Logan, R. A.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Polky, J. N.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Pubanz, G. A.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Reinhardt, S. B.

S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.

Salvatore, R. A.

R. A. Salvatore, T. Schrans, A. Yariv, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 756 (1993).
[CrossRef]

Schrans, T.

R. A. Salvatore, T. Schrans, A. Yariv, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 756 (1993).
[CrossRef]

Sfez, B. G.

Silberberg, Y.

Smith, P. S.

Sokoloff, J. P.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Soto-Crespo, J. M.

S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
[CrossRef]

Stegeman, G. I.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Stoffel, N.

Tanbun-Ek, T.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Tang, C. L.

C. F. Lin, C. L. Tang, Appl. Phys. Lett. 62, 1053 (1993).
[CrossRef]

Trillo, S.

S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
[CrossRef]

Villeneuve, A.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Wabnitz, S.

S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
[CrossRef]

Walton, D. T.

Warren, M.

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

Weiner, A. M.

Wigley, P. G. J.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Winful, H. G.

Wright, E. M.

S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
[CrossRef]

Wu, M. C.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Yang, C. C.

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

Yariv, A.

R. A. Salvatore, T. Schrans, A. Yariv, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 756 (1993).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

C. F. Lin, C. L. Tang, Appl. Phys. Lett. 62, 1053 (1993).
[CrossRef]

A. Villeneuve, C. C. Yang, P. G. J. Wigley, G. I. Stegeman, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, Appl. Phys. Lett. 61, 147 (1992).
[CrossRef]

R. Jin, J. P. Sokoloff, P. A. Harten, C. L. Chuang, S. G. Lee, M. Warren, H. M. Gibbs, J. N. Polky, G. A. Pubanz, Appl. Phys. Lett. 56, 993 (1990).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

S. Trillo, S. Wabnitz, J. M. Soto-Crespo, E. M. Wright, IEEE J. Quantum Electron. 27, 410 (1991).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

R. A. Salvatore, T. Schrans, A. Yariv, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 756 (1993).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Other

S. B. Reinhardt, R. J. Flynn, R. K. Erdmann, J. W. Haus, R. L. Fork, in Digest of Annual Meeting (Optical Society of America, Washington, D.C., 1995), paper WUU9.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Ring cavity used for passive mode locking. The four mirrors (M’s) have 100% reflectivity. Also, perfect antireflection coating is prepared for both end facets of the active directional coupler.

Fig. 2
Fig. 2

Pulse shapes emerging from the bar and the cross amplifiers when the cycle period is 1 ns. The intensity is normalized to the peak intensity of the initial pulse.

Fig. 3
Fig. 3

Evolution of the FWHM pulse width, peak position, and normalized pulse energy (inset) of the bar pulse when the cycle period is 1 ns.

Fig. 4
Fig. 4

Pulse shapes emerging from the bar amplifier when the cycle period is 2 ns.

Fig. 5
Fig. 5

Threshold conditions for cw oscillation with various coupler lengths. Mode-locked (cw) oscillation can occur with parameter values in the regions left (right) of the curves.

Equations (4)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

( z + 1 v g t ) A 1 = i κ A 2 + 1 2 ( 1 i α ) g 1 A 1 ,
( z + 1 v g t ) A 2 = i κ A 1 + 1 2 ( 1 i α ) g 2 A 2 ,
t g i = ( g j g j 0 ) τ c g j E sat | A j | 2 , j = 1 , 2 .
A 1 ( z = 0 , t ) = ( E in τ 0 π ) 1 / 2 exp ( t 2 / 2 τ 0 2 ) ,

Metrics