Abstract

An rf photonic phase shifter based on polarization interference is presented, and the theoretical fundamentals of the design are explained. This phase shifter provides broad operational bandwidth and a full 360° phase-shift tuning range with a single external electrical control. A prototype of the rf photonic phase shifter with a frequency of 26.75GHz and 360° tuning range is experimentally demonstrated.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. L. VanBlaricum, IEEE Trans. Antennas Propag. 36, 30 (1994).
  2. J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
    [CrossRef]
  3. M. R. Fisher and S. L. Chuang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1714 (2006).
    [CrossRef]
  4. J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
    [CrossRef]
  5. S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
    [CrossRef]
  6. S. T. Winnall, A. C. Lindsay, and G. A. Knight, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 45, 1003 (1997).
    [CrossRef]
  7. J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
    [CrossRef]
  8. A. Loayssa and F. Javier Lahoz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 208 (2006).
    [CrossRef]
  9. Y. Dong, H. He, W. Hu, Z. Li, Q. Wang, W. Kuang, T. H. Cheng, Y. J. Wen, Y. Wang, and C. Lu, Opt. Lett. 32, 745 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
    [CrossRef]
  11. L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
    [CrossRef]
  12. H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
    [CrossRef]
  13. X. Chen, Z. Deng, and J. P. Yao, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 54, 804 (2006).
    [CrossRef]
  14. J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).
  15. P. J. Winzer and Renè-Jean Essiambre, J. Lightwave Technol. 24, 4711 (2006).
    [CrossRef]

2007

2006

M. R. Fisher and S. L. Chuang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1714 (2006).
[CrossRef]

H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
[CrossRef]

X. Chen, Z. Deng, and J. P. Yao, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 54, 804 (2006).
[CrossRef]

A. Loayssa and F. Javier Lahoz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 208 (2006).
[CrossRef]

P. J. Winzer and Renè-Jean Essiambre, J. Lightwave Technol. 24, 4711 (2006).
[CrossRef]

2003

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

2002

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

1999

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

1997

S. T. Winnall, A. C. Lindsay, and G. A. Knight, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 45, 1003 (1997).
[CrossRef]

1995

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

1994

M. L. VanBlaricum, IEEE Trans. Antennas Propag. 36, 30 (1994).

1993

J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
[CrossRef]

1992

J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).

1983

L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
[CrossRef]

Bhattacharya, D.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Bloom, D. M.

L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
[CrossRef]

Byun, Y.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Chalfant, C. H.

J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
[CrossRef]

Chang, D.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

Chang, D. H.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Chang, P. H.

J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
[CrossRef]

Chang, Y.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Chen, X.

X. Chen, Z. Deng, and J. P. Yao, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 54, 804 (2006).
[CrossRef]

Cheng, T. H.

Chuang, S. L.

M. R. Fisher and S. L. Chuang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1714 (2006).
[CrossRef]

Coward, J. F.

J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
[CrossRef]

Dalton, L. R.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Deng, Z.

X. Chen, Z. Deng, and J. P. Yao, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 54, 804 (2006).
[CrossRef]

Dong, Y.

Erlig, H.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Essiambre, Renè-Jean

Fetterman, H.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

Fetterman, H. R.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Fisher, M. R.

M. R. Fisher and S. L. Chuang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1714 (2006).
[CrossRef]

Goldberg, L.

L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
[CrossRef]

Han, J.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

He, H.

Heidemann, R.

J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).

Hofstetter, R.

J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).

Hu, W.

Huan-Wun, Y.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Javier Lahoz, F.

A. Loayssa and F. Javier Lahoz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 208 (2006).
[CrossRef]

Jones, V. I.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Kim, S.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Knight, G. A.

S. T. Winnall, A. C. Lindsay, and G. A. Knight, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 45, 1003 (1997).
[CrossRef]

Kuang, W.

Lane, P. M.

J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).

Lee, J. J.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Lee, S.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Lee, S. S.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Lewis, J. B.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Li, Z.

Lindsay, A. C.

S. T. Winnall, A. C. Lindsay, and G. A. Knight, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 45, 1003 (1997).
[CrossRef]

Livingston, S.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Loayssa, A.

A. Loayssa and F. Javier Lahoz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 208 (2006).
[CrossRef]

Loo, R. Y.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Lu, C.

Nakano, Y.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

O'eilly, J. J.

J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).

Oh, M. C.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

Paquet, S.

H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
[CrossRef]

Park, H.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Rideout, H.

H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
[CrossRef]

Seregelyi, J.

H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
[CrossRef]

Steier, W.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

Steier, W. H.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Takenaka, M.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Tangonan, G. L.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Taylor, H. F.

L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
[CrossRef]

Tsap, B.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Udupa, A. H.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

VanBlaricum, M. L.

M. L. VanBlaricum, IEEE Trans. Antennas Propag. 36, 30 (1994).

Wang, Q.

Wang, Y.

Wechsberg, M.

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

Weller, J. F.

L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
[CrossRef]

Wen, Y. J.

Winnall, S. T.

S. T. Winnall, A. C. Lindsay, and G. A. Knight, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 45, 1003 (1997).
[CrossRef]

Winzer, P. J.

Yao, J. P.

X. Chen, Z. Deng, and J. P. Yao, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 54, 804 (2006).
[CrossRef]

H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
[CrossRef]

Yee, T. K.

J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
[CrossRef]

Yi, J.

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Zhang, C.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Zhang, H.

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

Electron. Lett.

L. Goldberg, H. F. Taylor, J. F. Weller, and D. M. Bloom, Electron. Lett. 19, 491 (1983).
[CrossRef]

J. J. O'eilly, P. M. Lane, R. Heidemann, and R. Hofstetter, Electron. Lett. 28, 2309 (1992).

IEEE Microw. Guid. Wave Lett.

S. S. Lee, A. H. Udupa, H. Erlig, H. Zhang, Y. Chang, C. Zhang, D. H. Chang, D. Bhattacharya, B. Tsap, W. H. Steier, L. R. Dalton, and H. R. Fetterman, IEEE Microw. Guid. Wave Lett. 9, 357 (1999).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

A. Loayssa and F. Javier Lahoz, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 208 (2006).
[CrossRef]

M. R. Fisher and S. L. Chuang, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 1714 (2006).
[CrossRef]

J. Han, H. Erlig, D. Chang, M. C. Oh, H. Zhang, C. Zhang, W. Steier, and H. Fetterman, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 531 (2002).
[CrossRef]

H. Rideout, J. Seregelyi, S. Paquet, and J. P. Yao, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2344 (2006).
[CrossRef]

IEEE Trans. Antennas Propag.

M. L. VanBlaricum, IEEE Trans. Antennas Propag. 36, 30 (1994).

J. J. Lee, R. Y. Loo, S. Livingston, V. I. Jones, J. B. Lewis, Y. Huan-Wun, G. L. Tangonan, and M. Wechsberg, IEEE Trans. Antennas Propag. 43, 966 (1995).
[CrossRef]

IEEE Trans. Microwave Theory Tech.

S. T. Winnall, A. C. Lindsay, and G. A. Knight, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 45, 1003 (1997).
[CrossRef]

X. Chen, Z. Deng, and J. P. Yao, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 54, 804 (2006).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol.

P. J. Winzer and Renè-Jean Essiambre, J. Lightwave Technol. 24, 4711 (2006).
[CrossRef]

J. F. Coward, T. K. Yee, C. H. Chalfant, and P. H. Chang, J. Lightwave Technol. 11, 2201 (1993).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys. Part 1

H. Park, J. Yi, Y. Byun, S. Lee, S. Kim, M. Takenaka, and Y. Nakano, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 42, 4378 (2003).
[CrossRef]

Opt. Lett.

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

Experimental setup for the photonic rf phase shifter based on polarization interference and the measured optical spectra. Module (a), phase-locked orthogonal polarization signal generator. Module (b), linear rf phase shifter.

Fig. 2
Fig. 2

Measured rf phase shifting versus the voltage of the external electrical power.

Fig. 3
Fig. 3

Measured 90° and 180° phase shifting when the control voltage is dc.

Fig. 4
Fig. 4

Measured 90° and 180° phase shifting when the control voltage is ac.

Fig. 5
Fig. 5

Comparison of rf spectrum.

Equations (5)

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

E CS ( t ) = x ̂ ( A 1 e j 2 π f l t + A 2 e j 2 π f u t ) ,
E PBC ( t ) = ( x ̂ A 1 e j 2 π f l t ) + ( y ̂ A 2 e j 2 π f u t ) .
E PM ( t ) = ( x ̂ A 1 e j 2 π f l t + V V π π ) + ( y ̂ A 2 e j 2 π f u t + η V V π π ) ,
E P ( t ) = 2 2 x ̂ ( A 1 e j 2 π f l t + V V π π + A 2 e j 2 π f u t + η V V π π ) .
i ac ( t ) = R A 1 A 2 cos [ 2 π f rf t + ( η 1 ) π V V π ] ,

Metrics