Abstract

In this Letter, a design for a tapered InAs/InGaAs quantum dot semiconductor optical amplifier is proposed and experimentally evaluated. The amplifier’s geometry was optimized in order to reduce gain saturation effects and improve gain efficiency and beam quality. The experimental measurements confirm that the proposed amplifier allows for an elevated optical gain in the saturation regime, whereas a five-fold increase in the coupling efficiency to a standard single mode optical fiber is observed, due to the improvement in the beam quality factor M2 of the emitted beam.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
    [CrossRef]
  2. M. Chi, O. B. Jensen, and P. M. Petersen, J. Opt. Soc. Am. B 29, 2617 (2012).
    [CrossRef]
  3. Y. Ding, R. Aviles-Espinosa, M. A. Cataluna, D. Nikitichev, M. Ruiz, M. Tran, Y. Robert, A. Kapsalis, H. Simos, C. Mesaritakis, T. Xu, P. Bardella, M. Rossetti, I. Krestnikov, D. Livshits, I. Montrosset, D. Syvridis, M. Krakowski, P. Loza-Alvarez, and E. Rafailov, Opt. Express 20, 14308 (2012).
    [CrossRef]
  4. B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
    [CrossRef]
  5. T. Xu, P. Bardella, M. Rossetti, and I. Montrosset, IET Optoelectron. 6, 110 (2012).
    [CrossRef]
  6. A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
    [CrossRef]
  7. X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
    [CrossRef]

2012 (3)

2010 (1)

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

2005 (1)

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

2002 (1)

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

1999 (1)

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Akiyama, T.

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Alferov, Zh. I.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Aviles-Espinosa, R.

Bardella, P.

Bedarev, D. A.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Bimberg, D.

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Cataluna, M. A.

Chi, M.

Ding, Y.

Ebe, H.

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Egorov, A. Yu.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Han, L. F.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Hatori, N.

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Huang, X.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Ishikawa, H.

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Jensen, O. B.

Kapsalis, A.

Kopev, P. S.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Kovsh, A. R.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Krakowski, M.

Krestnikov, I.

Laemmlin, M.

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

Ledentsov, N. N.

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Li, T.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Livshits, D.

Loza-Alvarez, P.

Maksimov, M. V.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Maleev, N. A.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Mesaritakis, C.

Montrosset, I.

Musikhin, Yu. G.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Nakata, Y.

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Ni, H. Q.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Nikitichev, D.

Niu, Z. C.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

O’Reilly, E. P.

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

Petersen, P. M.

Rafailov, E.

Robert, Y.

Rossetti, M.

Ruiz, M.

Shang, X. J.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Simos, H.

Sugawara, M.

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Suvorova, A. A.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Syvridis, D.

Tran, M.

Tsatsulnikov, A. F.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Uskov, A. V.

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

Ustinov, V. M.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Volovik, B. V.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Werner, P.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Xu, T.

Zhang, X. H.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Zhu, Y. G.

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Zhukov, A. E.

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

IET Optoelectron. (1)

T. Xu, P. Bardella, M. Rossetti, and I. Montrosset, IET Optoelectron. 6, 110 (2012).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

J. Semicond. (1)

B. V. Volovik, A. F. Tsatsulnikov, D. A. Bedarev, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, N. N. Ledentsov, M. V. Maksimov, N. A. Maleev, Yu. G. Musikhin, A. A. Suvorova, V. M. Ustinov, P. S. Kopev, Zh. I. Alferov, D. Bimberg, and P. Werner, J. Semicond. 33, 901 (1999).
[CrossRef]

Meas. Sci. Technol. (1)

M. Sugawara, T. Akiyama, N. Hatori, Y. Nakata, H. Ebe, and H. Ishikawa, Meas. Sci. Technol. 13, 1683 (2002).
[CrossRef]

Opt. Commun. (2)

A. V. Uskov, E. P. O’Reilly, M. Laemmlin, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Opt. Commun. 248, 211 (2005).
[CrossRef]

X. Huang, X. H. Zhang, Y. G. Zhu, T. Li, L. F. Han, X. J. Shang, H. Q. Ni, and Z. C. Niu, Opt. Commun. 283, 1510 (2010).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

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.

(a) Optimized conventional approach SOA and (b) alternative approach. ASE spectra under J=0.48KA/cm2 for (c) G-structure and (d) A-structure.

Fig. 2.
Fig. 2.

Power Measurements through the SMF approach. (a) ASE versus the current density. Output power versus input power for three distinctive current densities: (b) 0.29KA/cm2, (c) 0.38KA/cm2, and (d) 0.48KA/cm2.

Fig. 3.
Fig. 3.

Internal gain for both structures versus current density for two cases. (a) Pin=0.01mW, while in (b) Pin=0.1mW. (c) Internal gain of the G-structure versus the input power for different levels of pumping current.

Fig. 4.
Fig. 4.

Computed M2 versus the input power for two different modal gains (a) 16cm1 and (b) 18cm1. Black-square (G-structure), red-circles (A-structure).

Metrics