Abstract

We propose and study a novel all-optical waveguide switching element made from a nonlinear symmetric junction. Nonlinear index changes break the symmetry of the structure and induce routing of the signal to one of two output ports. Power- and phase-controlled switching with a weak control signal are possible. The switching is insensitive to the precise value of either power or phase and to the structure parameters.

© 1988 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. M. Jensen, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1580 (1982).
    [CrossRef]
  2. P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
    [CrossRef]
  3. S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
    [CrossRef]
  4. S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
    [CrossRef]
  5. D. R. Heatley, E. M. Wright, J. Ehrlich, G. I. Stegeman, Opt. Lett. 13, 419 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. Y. Silberberg, P. Perlmutter, J. E. Baran, Appl. Phys. Lett. 51, 1230 (1987).
    [CrossRef]
  7. W. K. Burns, A. F. Milton, IEEE J. Quantum Electron. QE-11, 32 (1975); IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 446 (1980).
    [CrossRef]
  8. R. N. Thurston, E. Kapon, Y. Silberberg, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 1245(1987).
    [CrossRef]
  9. Y. Silberberg, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 50, 801 (1987).
    [CrossRef]
  10. S. R. Friberg, P. W. Smith, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 2089 (1987).
    [CrossRef]

1988 (1)

1987 (5)

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

Y. Silberberg, P. Perlmutter, J. E. Baran, Appl. Phys. Lett. 51, 1230 (1987).
[CrossRef]

R. N. Thurston, E. Kapon, Y. Silberberg, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 1245(1987).
[CrossRef]

Y. Silberberg, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 50, 801 (1987).
[CrossRef]

S. R. Friberg, P. W. Smith, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 2089 (1987).
[CrossRef]

1986 (1)

S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
[CrossRef]

1985 (1)

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

1982 (1)

S. M. Jensen, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1580 (1982).
[CrossRef]

1975 (1)

W. K. Burns, A. F. Milton, IEEE J. Quantum Electron. QE-11, 32 (1975); IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 446 (1980).
[CrossRef]

Andrejco, M. J.

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

Baran, J. E.

Y. Silberberg, P. Perlmutter, J. E. Baran, Appl. Phys. Lett. 51, 1230 (1987).
[CrossRef]

Burns, W. K.

W. K. Burns, A. F. Milton, IEEE J. Quantum Electron. QE-11, 32 (1975); IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 446 (1980).
[CrossRef]

Ehrlich, J.

Friberg, S. R.

S. R. Friberg, P. W. Smith, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 2089 (1987).
[CrossRef]

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

Heatley, D. R.

Jensen, S. M.

S. M. Jensen, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1580 (1982).
[CrossRef]

Kapon, E.

R. N. Thurston, E. Kapon, Y. Silberberg, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 1245(1987).
[CrossRef]

Mason, N. J.

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

Milton, A. F.

W. K. Burns, A. F. Milton, IEEE J. Quantum Electron. QE-11, 32 (1975); IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 446 (1980).
[CrossRef]

Oliver, M. K.

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

Perlmutter, P.

Y. Silberberg, P. Perlmutter, J. E. Baran, Appl. Phys. Lett. 51, 1230 (1987).
[CrossRef]

Roberts, J. S.

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

Roberts, P. N.

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

Saifi, M. A.

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

Seaton, C. T.

S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
[CrossRef]

Silberberg, Y.

Y. Silberberg, P. Perlmutter, J. E. Baran, Appl. Phys. Lett. 51, 1230 (1987).
[CrossRef]

R. N. Thurston, E. Kapon, Y. Silberberg, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 1245(1987).
[CrossRef]

Y. Silberberg, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 50, 801 (1987).
[CrossRef]

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

Smith, P. W.

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

S. R. Friberg, P. W. Smith, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 2089 (1987).
[CrossRef]

Stegeman, G. I.

D. R. Heatley, E. M. Wright, J. Ehrlich, G. I. Stegeman, Opt. Lett. 13, 419 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Silberberg, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 50, 801 (1987).
[CrossRef]

S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
[CrossRef]

Stich, J. E.

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

Thurston, R. N.

R. N. Thurston, E. Kapon, Y. Silberberg, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 1245(1987).
[CrossRef]

Wa, P. L. K.

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

Wabnitz, S.

S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
[CrossRef]

Wright, E. M.

D. R. Heatley, E. M. Wright, J. Ehrlich, G. I. Stegeman, Opt. Lett. 13, 419 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (4)

S. R. Friberg, Y. Silberberg, M. K. Oliver, M. J. Andrejco, M. A. Saifi, P. W. Smith, Appl. Phys. Lett. 51, 1135 (1987); D. D. Gusovskii, E. M. Dianov, A. A. Maier, V. B. Neustruev, E. I. Shklovskii, I. A. Shcherbakov, Sov. J. Quantum Electron. 15, 1523 (1985).
[CrossRef]

S. Wabnitz, E. M. Wright, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 49, 838 (1986).
[CrossRef]

Y. Silberberg, P. Perlmutter, J. E. Baran, Appl. Phys. Lett. 51, 1230 (1987).
[CrossRef]

Y. Silberberg, G. I. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 50, 801 (1987).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

P. L. K. Wa, J. E. Stich, N. J. Mason, J. S. Roberts, P. N. Roberts, Electron. Lett. 21, 26 (1985).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (4)

S. M. Jensen, IEEE J. Quantum Electron. QE-18, 1580 (1982).
[CrossRef]

S. R. Friberg, P. W. Smith, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 2089 (1987).
[CrossRef]

W. K. Burns, A. F. Milton, IEEE J. Quantum Electron. QE-11, 32 (1975); IEEE J. Quantum Electron. QE-16, 446 (1980).
[CrossRef]

R. N. Thurston, E. Kapon, Y. Silberberg, IEEE J. Quantum Electron. QE-23, 1245(1987).
[CrossRef]

Opt. Lett. (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

Nonlinear propagation into a symmetric Y junction. (a) The symmetric slab waveguide structure. (b) Low-power input, where the propagation is substantially linear. (c) High-power input, where the light is converted to the fundamental mode at the stem. The nonlinear index change is approximately 5% of the background index step. The light propagates from the bottom to the top.

Fig. 2
Fig. 2

Nonlinear propagation in a symmetric Y junction. (b) Pure symmetric input. (a) and (c) Propagation with a small antisymmetric component, 200 times weaker than the fundamental, and a relative phase of 0° and 180°, respectively. The light propagates from the bottom to the top.

Fig. 3
Fig. 3

Transmission through one of the output ports of the symmetric Y junction that is fed with a strong signal in the symmetric mode and a control signal 200 times weaker in the antisymmetric mode. (a) Transmission as a function of the total power; the relative phase is 0. (b) Transmission as a function of the relative phase between the modes; the relative power is the highest value shown in (a). At this power level the refractive index is increased by 0.0025.

Fig. 4
Fig. 4

Two possible implementations of nonlinear junction switches. (a) An asymmetric linear input junction and a symmetric nonlinear output junction. The linear part prepares the proper modes at the center. (b) A symmetric nonlinear junction for self-switching. The light switches abruptly between ports 3 and 4, depending on its power. The switched state is maintained between these transitions.

Metrics