Abstract

We report the experimental observation of interaction forces between two fundamental spatial optical solitons in a nonlinear glass waveguide. Both attraction and repulsion were observed, depending on the relative phase between the solitons.

© 1991 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Y. Chiao, E. Garmire, C. H. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
    [CrossRef]
  2. V. E. Zakharov, A. B. Shabat, Sov. Phys. JETP 34, 62 (1972).
  3. A. Barthelemy, S. Maneuf, C. Froehly, Opt. Commun. 55, 201 (1985); S. Maneuf, R. Desailly, C. Froehly, Opt. Commun. 65, 193 (1988); S. Maneuf, F. Reynaud, Opt. Commun. 66, 325 (1988).
    [CrossRef]
  4. J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).
  6. G. A. Swartzlander, D. R. Andersen, A. E. Kaplan, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol.7 of OSA 1990 Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1990), p. 336.
  7. J. P. Gordon, Opt. Lett. 8, 596 (1983).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. C. Desem, P. L. Chu, IEE Proc. Pt. J 134, 145 (1987).
  9. F. M. Mitschke, L. F. Mollenauer, Opt. Lett. 12, 355 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. F. Reynaud, A. Barthelemy, Europhys. Lett. 12, 401 (1990).
    [CrossRef]
  11. W. H. Knox, M. C. Downer, R. L. Fork, C. V. Shank, Opt. Lett. 9, 552 (1984).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. S. R. Friberg, A. M. Weiner, Y. Silberberg, B. G. Sfez, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 13, 904 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
    [CrossRef]
  14. S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
    [CrossRef]

1990

1989

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

1988

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

S. R. Friberg, A. M. Weiner, Y. Silberberg, B. G. Sfez, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 13, 904 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

1987

F. M. Mitschke, L. F. Mollenauer, Opt. Lett. 12, 355 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

C. Desem, P. L. Chu, IEE Proc. Pt. J 134, 145 (1987).

1985

A. Barthelemy, S. Maneuf, C. Froehly, Opt. Commun. 55, 201 (1985); S. Maneuf, R. Desailly, C. Froehly, Opt. Commun. 65, 193 (1988); S. Maneuf, F. Reynaud, Opt. Commun. 66, 325 (1988).
[CrossRef]

1984

1983

1972

V. E. Zakharov, A. B. Shabat, Sov. Phys. JETP 34, 62 (1972).

1964

R. Y. Chiao, E. Garmire, C. H. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
[CrossRef]

Aitchison, J. S.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Andersen, D. R.

G. A. Swartzlander, D. R. Andersen, A. E. Kaplan, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol.7 of OSA 1990 Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1990), p. 336.

Andrejco, M. J.

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

Banyai, W. C.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Barthelemy, A.

F. Reynaud, A. Barthelemy, Europhys. Lett. 12, 401 (1990).
[CrossRef]

A. Barthelemy, S. Maneuf, C. Froehly, Opt. Commun. 55, 201 (1985); S. Maneuf, R. Desailly, C. Froehly, Opt. Commun. 65, 193 (1988); S. Maneuf, F. Reynaud, Opt. Commun. 66, 325 (1988).
[CrossRef]

Chiao, R. Y.

R. Y. Chiao, E. Garmire, C. H. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
[CrossRef]

Chu, P. L.

C. Desem, P. L. Chu, IEE Proc. Pt. J 134, 145 (1987).

Desem, C.

C. Desem, P. L. Chu, IEE Proc. Pt. J 134, 145 (1987).

Downer, M. C.

Finlayson, N.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Fork, R. L.

Fouckhardt, H.

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

Friberg, S. R.

Froehly, C.

A. Barthelemy, S. Maneuf, C. Froehly, Opt. Commun. 55, 201 (1985); S. Maneuf, R. Desailly, C. Froehly, Opt. Commun. 65, 193 (1988); S. Maneuf, F. Reynaud, Opt. Commun. 66, 325 (1988).
[CrossRef]

Garmire, E.

R. Y. Chiao, E. Garmire, C. H. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
[CrossRef]

Gordon, J. P.

Jackel, J. L.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Kaplan, A. E.

G. A. Swartzlander, D. R. Andersen, A. E. Kaplan, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol.7 of OSA 1990 Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1990), p. 336.

Knox, W. H.

Leaird, D. E.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Maneuf, S.

A. Barthelemy, S. Maneuf, C. Froehly, Opt. Commun. 55, 201 (1985); S. Maneuf, R. Desailly, C. Froehly, Opt. Commun. 65, 193 (1988); S. Maneuf, F. Reynaud, Opt. Commun. 66, 325 (1988).
[CrossRef]

Mitschke, F. M.

Mollenauer, L. F.

Oliver, M. K.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Reynaud, F.

F. Reynaud, A. Barthelemy, Europhys. Lett. 12, 401 (1990).
[CrossRef]

Saifi, M. A.

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

Seaton, C. T.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Sfez, B. G.

Shabat, A. B.

V. E. Zakharov, A. B. Shabat, Sov. Phys. JETP 34, 62 (1972).

Shank, C. V.

Silberberg, Y.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

S. R. Friberg, A. M. Weiner, Y. Silberberg, B. G. Sfez, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 13, 904 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Smith, P. W. E.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

S. R. Friberg, A. M. Weiner, Y. Silberberg, B. G. Sfez, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 13, 904 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Stegeman, G. I.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Stolen, R. H.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Swartzlander, G. A.

G. A. Swartzlander, D. R. Andersen, A. E. Kaplan, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol.7 of OSA 1990 Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1990), p. 336.

Townes, C. H.

R. Y. Chiao, E. Garmire, C. H. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
[CrossRef]

Trillo, S.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Vogel, E. M.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Wabnitz, S.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Weiner, A. M.

J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silberberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

S. R. Friberg, A. M. Weiner, Y. Silberberg, B. G. Sfez, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 13, 904 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Zakharov, V. E.

V. E. Zakharov, A. B. Shabat, Sov. Phys. JETP 34, 62 (1972).

Appl. Phys. Lett.

S. Trillo, S. Wabnitz, N. Finlayson, W. C. Banyai, C. T. Seaton, G. I. Stegeman, R. H. Stolen, Appl. Phys. Lett. 53, 837 (1988).
[CrossRef]

Europhys. Lett.

F. Reynaud, A. Barthelemy, Europhys. Lett. 12, 401 (1990).
[CrossRef]

IEE Proc. Pt. J

C. Desem, P. L. Chu, IEE Proc. Pt. J 134, 145 (1987).

IEEE J. Quantum Electron.

A. M. Weiner, Y. Silberberg, H. Fouckhardt, D. E. Leaird, M. A. Saifi, M. J. Andrejco, P. W. E. Smith, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2648 (1989).
[CrossRef]

Opt. Commun.

A. Barthelemy, S. Maneuf, C. Froehly, Opt. Commun. 55, 201 (1985); S. Maneuf, R. Desailly, C. Froehly, Opt. Commun. 65, 193 (1988); S. Maneuf, F. Reynaud, Opt. Commun. 66, 325 (1988).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. Lett.

R. Y. Chiao, E. Garmire, C. H. Townes, Phys. Rev. Lett. 13, 479 (1964).
[CrossRef]

Sov. Phys. JETP

V. E. Zakharov, A. B. Shabat, Sov. Phys. JETP 34, 62 (1972).

Other

J. S. Aitchison, Y. Silberberg, A. M. Weiner, D. E. Leaird, M. K. Oliver, J. L. Jackel, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, “Spatial optical solitons in glass planar waveguides,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

G. A. Swartzlander, D. R. Andersen, A. E. Kaplan, in Conference on Lasers and Electro-Optics, Vol.7 of OSA 1990 Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 1990), p. 336.

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

Simulation of soliton interactions showing the spatial intensity profile in the transverse direction as a function of the propagation distance z. Two fundamental solitons are launched in parallel along the z axis. The relative phase is (a) 0, which results in attraction, and (b) π, which results in repulsion.

Fig. 2
Fig. 2

Experimental setup for launching two parallel spatial solitons.

Fig. 3
Fig. 3

Soliton interactions for two 22-μm FWHM solitons separated by 45 μm. The vertical scales are the same for plots b–d. a, Light distribution at the input of the waveguide; b, output light distribution when the two beams do not overlap in time; c, interacting solitons with π relative phase; d, interacting solitons with 0 relative phase.

Fig. 4
Fig. 4

Same as in Fig. 3 for an initial soliton separation of 55 μm.

Equations (2)

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

A ( z ) = A 0 sech ( x - x 0 w ) + A 0 sech ( x + x 0 w ) ,
z p = 2 z 0 sinh ( 2 x 0 / w ) cosh ( x 0 / w ) 2 x 0 / w + sinh ( 2 x 0 / w ) .

Metrics