Abstract

High output power 40 GHz 1.55 μm passively mode-locked surface-etched distributed Bragg reflector (DBR) lasers with monolithically integrated semiconductor optical amplifiers are reported. These are based on an optimized AlGaInAs/InP epitaxial structure with a three quantum well active layer and an optical trap layer. The device produces near transform limited Gaussian pulses with a pulse duration of 3.3 ps. An average output power during mode-locked operation of 130 mW was achieved with a corresponding peak power of >1W.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
    [CrossRef]
  2. K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Moreau, J.-P. Tourrenc, F. Lelarge, F. Van Dijk, G.-H. Duan, G. Aubin, and Ramdane, Opt. Express 16, 10675 (2008).
    [CrossRef]
  3. E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEE Proc. J 147, 251 (2000).
  4. J. J. Plant, J. T. Gopinath, B. Chann, D. J. Ripin, R. K. Huang, and P. W. Juodawlkis, Opt. Lett. 31, 223 (2006).
    [CrossRef]
  5. K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
    [CrossRef]
  6. S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).
  7. A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
    [CrossRef]
  8. A. Aschwanden, D. Lorenser, H. J. Unold, R. Paschotta, E. Gini, and U. KellerOpt. Lett. 30, 272 (2005).
    [CrossRef]
  9. V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.
  10. B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).
  11. M. J. Connelly, Semiconductor Optical Amplifiers (Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 2002) ISBN 0-7923-7657-9.
  12. L. Hou, M. Haji, J. Akbar, B. Qiu, and A. C. Bryce, Opt. Lett. 36, 966 (2011).
    [CrossRef]
  13. S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
    [CrossRef]
  14. R. Green, M. Haji, L. Hou, G. Mezosi, R. Dylewicz, and A. Kelly, Opt. Express 19, 9737 (2011).
    [CrossRef]

2011

2008

2007

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

2006

2005

2004

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

2000

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEE Proc. J 147, 251 (2000).

1998

S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).

1995

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

1993

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

1992

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

Akbar, J.

Akrout, A.

Alphonse, G.

S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).

Angelo, C.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Aschwanden, A.

Aubin, G.

Avrutin, E. A.

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEE Proc. J 147, 251 (2000).

Barton, J. S.

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

Birkedal, D.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Blumenthol, D. J.

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

Botez, D.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

Bowers, J.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

Bowers, J. E.

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

Bryce, A. C.

Chann, B.

Christiansen, L. J.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Connelly, M. J.

M. J. Connelly, Semiconductor Optical Amplifiers (Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 2002) ISBN 0-7923-7657-9.

Connolly, J.

S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).

Dagenais, M.

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

Dauga, C.

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

Delfyett, P. J.

S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).

Derickson, D. J.

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

Duan, G.-H.

Dylewicz, R.

Fox, S.

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

Gee, S.

S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).

Gini, E.

Gopinath, J. T.

Green, R.

Haji, M.

Hanberg, J.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Helkey, R.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

Helkey, R. J.

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

Hou, L.

Hu, Z.

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

Huang, R. K.

Hvam, J. M.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Juodawlkis, P. W.

Karin, J. R.

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

Keller, U.

Kelly, A.

Koch, B. R.

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

Larsson, D.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Lelarge, F.

Lorenser, D.

Mar, A.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

Marsh, J. H.

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEE Proc. J 147, 251 (2000).

Martinez, A.

Masanovic, M.

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

Mawst, L.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

Merghem, K.

Merritt, S. A.

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

Mezosi, G.

Moreau, G.

Mørk, J.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Olle, V. F.

V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.

Oxenløwe, L. K.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Paschotta, R.

Penty, R. V.

V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.

Plant, J. J.

Portnoi, E. L.

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEE Proc. J 147, 251 (2000).

Qiu, B.

Ramdane,

Reynolds, T.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

Ripin, D. J.

Thompson, M. G.

V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.

Tourrenc, J.-P.

Tu, C.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

Unold, H. J.

Van Dijk, F.

Wasserbauer, J. G.

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

White, I. H.

V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.

Williams, K. A.

V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.

Wu, I.-F.

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

Yvind, K.

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

Zmudzinski, C.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

IEE Proc. J

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEE Proc. J 147, 251 (2000).

IEEE J. Quantum Electron.

D. J. Derickson, R. J. Helkey, A. Mar, J. R. Karin, J. G. Wasserbauer, and J. E. Bowers, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2186 (1992).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.

S. Gee, G. Alphonse, J. Connolly, and P. J. Delfyett, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 4, 209 (1998).

IEEE Photon. Technol. Lett.

A. Mar, R. Helkey, T. Reynolds, J. Bowers, D. Botez, C. Zmudzinski, C. Tu, and L. Mawst, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 1355 (1993).
[CrossRef]

B. R. Koch, J. S. Barton, M. Masanovic, Z. Hu, J. E. Bowers, and D. J. Blumenthol, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 641 (2007).

K. Yvind, D. Larsson, L. J. Christiansen, C. Angelo, L. K. Oxenløwe, J. Mørk, D. Birkedal, J. M. Hvam, and J. Hanberg, IEEE Photon. Technol. Lett. 16, 975 (2004).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol.

S. A. Merritt, C. Dauga, S. Fox, I.-F. Wu, and M. Dagenais, J. Lightwave Technol. 13, 430 (1995).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Other

M. J. Connelly, Semiconductor Optical Amplifiers (Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 2002) ISBN 0-7923-7657-9.

V. F. Olle, M. G. Thompson, K. A. Williams, R. V. Penty, and I. H. White, presented at OFC 2009, San Diego, Calif. (2009), paper OWJ2.

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.

(a) SEM picture of gratings, (b) SEM picture of cross-sectional view of planarized waveguide, and (c) optical microscope picture of the device.

Fig. 2.
Fig. 2.

Output power versus gain current for different SOA currents where IDBR=5mA and VSA=4V.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Autocorrelation pulse train and (b) autocorrelation trace of a single pulse fitted by Gaussian fit at IDBR=5mA, Igain=200mA, ISOA=250mA, and VSA=4V.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Pulse-width of autocorrelation versus ISOA with IDBR=5mA and Igain=200mA, (b) RF spectrum, and (c) optical spectrum at IDBR=5mA, Igain=200mA, ISOA=250mA, VSA=4V (d) DBR stop-band.

Fig. 5.
Fig. 5.

Peak power and TBPs versus SOA current for IDBR=5mA, Igain=200mA, and VSA=4V.

Metrics