Abstract

We propose an external-cavity laser diode that uses an electromagnetically actuated collimating lens for wavelength tuning. Because the wavelength in the grating equation is highly sensitive to the incident angle, a slight (1μm) transverse displacement of the collimating lens induces a wavelength shift of 1nm. We experimentally demonstrate a single-mode, stable, reproducible, and cw tuning over a range of 8nm. The wavelength is proportional to the current applied to the lens actuator, and no hysteresis is observed within the experimental error. By changing the current, we achieve fast and reproducible wavelength switching.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. E. Weiman and L. Hollberg, Rev. Sci. Instrum.��62, 1 (1991).
    [CrossRef]
  2. G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
    [CrossRef]
  3. L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
    [CrossRef]
  4. K. Liu and M. G. Littman, Opt. Lett.��6, 117 (1980).
    [CrossRef]
  5. A. Bösel, K. Salewski, and T. Kinder, Opt. Lett.��32, 1956 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. C.-L. Chu, K.-C. Fan, and Y.-J. Chen, Meas. Sci. Technol.��15, 734 (2004).
    [CrossRef]
  7. A. Andalkar, S. K. Lamoreaux, and R. B. Warrington, Rev. Sci. Instrum.��71, 4029 (2000).
    [CrossRef]

2008 (1)

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

2004 (1)

C.-L. Chu, K.-C. Fan, and Y.-J. Chen, Meas. Sci. Technol.��15, 734 (2004).
[CrossRef]

2000 (1)

A. Andalkar, S. K. Lamoreaux, and R. B. Warrington, Rev. Sci. Instrum.��71, 4029 (2000).
[CrossRef]

1995 (1)

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

1991 (1)

C. E. Weiman and L. Hollberg, Rev. Sci. Instrum.��62, 1 (1991).
[CrossRef]

1980 (1)

Andalkar, A.

A. Andalkar, S. K. Lamoreaux, and R. B. Warrington, Rev. Sci. Instrum.��71, 4029 (2000).
[CrossRef]

Bösel, A.

Bour, D.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Capasso, F.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Chen, Y.-J.

C.-L. Chu, K.-C. Fan, and Y.-J. Chen, Meas. Sci. Technol.��15, 734 (2004).
[CrossRef]

Chu, C.-L.

C.-L. Chu, K.-C. Fan, and Y.-J. Chen, Meas. Sci. Technol.��15, 734 (2004).
[CrossRef]

Corzine, S.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Curl, R.?F.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Diehl, L.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Esslinger, T.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Faist, J.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Fan, K.-C.

C.-L. Chu, K.-C. Fan, and Y.-J. Chen, Meas. Sci. Technol.��15, 734 (2004).
[CrossRef]

Giovannini, M.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Hänsch, T.?W.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Hemmerich, A.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Hofler, G.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Hollberg, L.

C. E. Weiman and L. Hollberg, Rev. Sci. Instrum.��62, 1 (1991).
[CrossRef]

Kinder, T.

König, W.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Lamoreaux, S.?K.

A. Andalkar, S. K. Lamoreaux, and R. B. Warrington, Rev. Sci. Instrum.��71, 4029 (2000).
[CrossRef]

Lewicki, R.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Littman, M.?G.

Liu, K.

Maulini, R.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Ricci, L.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Salewski, K.

Tittel, F.?K.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Troccoli, M.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Vuletic, V.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Warrington, R.?B.

A. Andalkar, S. K. Lamoreaux, and R. B. Warrington, Rev. Sci. Instrum.��71, 4029 (2000).
[CrossRef]

Weidemüller, M.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Weiman, C.?E.

C. E. Weiman and L. Hollberg, Rev. Sci. Instrum.��62, 1 (1991).
[CrossRef]

Wysocki, G.

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Zimmermann, C.

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

G. Wysocki, R. Lewicki, R. F. Curl, F. K. Tittel, L. Diehl, F. Capasso, M. Troccoli, G. Hofler, D. Bour, S. Corzine, R. Maulini, M. Giovannini, and J. Faist, Appl. Phys. B��92, 305 (2008).
[CrossRef]

Meas. Sci. Technol. (1)

C.-L. Chu, K.-C. Fan, and Y.-J. Chen, Meas. Sci. Technol.��15, 734 (2004).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

L. Ricci, M. Weidemüller, T. Esslinger, A. Hemmerich, C. Zimmermann, V. Vuletic, W. König, and T. W. Hänsch, Opt. Commun.��117, 541 (1995).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Rev. Sci. Instrum. (2)

A. Andalkar, S. K. Lamoreaux, and R. B. Warrington, Rev. Sci. Instrum.��71, 4029 (2000).
[CrossRef]

C. E. Weiman and L. Hollberg, Rev. Sci. Instrum.��62, 1 (1991).
[CrossRef]

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Schematics of the Littrow configuration with (a) conventional wavelength tuning and (b) shift-lens ECDL. Dashed lines represent the normal to the surface of the diffraction grating. In (a), the normal rotates with the grating, and thus the incidence angle changes. In (b), the collimating lens is shifted perpendicular to the optical axis to cause the same effect.

Fig. 2
Fig. 2

Schematic illustration of the relationship between the displacement of the collimating lens and the change in the beam angle.

Fig. 3
Fig. 3

Ray tracing calculations for shifting the lens. (a) Top view of the system. The ray is redirected with a lens shift. (b) Ray intersections with a screen placed 8.7 mm from the lens ( f = 2 mm ) for a lens shift of 0, 0.1, and 0.2 mm .

Fig. 4
Fig. 4

Plot of tuned wavelength as a function of the voltage applied to the lens actuator. A beam profile and a scan curve from a Fabry–Perot interferometer (finess 25 ) are shown in the inset.

Metrics