Abstract

A four-layer waveguide structure for second-harmonic generation is described in which phase matching is obtained through modal dispersion. It is shown that, for realistic material parameters, it should be possible to obtain a frequency-doubling bandwidth of greater than 100 nm by proper choice of layer thicknesses.

© 1993 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. See the special issue on compact blue lasers, Philips J. Res. 46, 135–265 (1992).
  2. M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
    [CrossRef]
  3. D. S. Chemla, J. Zyss, eds., Nonlinear Optical Properties of Organic Molecules and Crystals (Academic, Orlando, Fla., 1987).
  4. P. A. Cahill, K. D. Singer, L. A. King, Opt. Lett. 14, 1137 (1989).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
    [CrossRef]
  6. B. F. Levine, C. G. Bethea, R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 26, 375 (1975).
    [CrossRef]
  7. G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
    [CrossRef]
  8. G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).
  9. D. B. Anderson, J. T. Boyd, Appl. Phys. Lett. 19, 266 (1971).
    [CrossRef]
  10. G. H. Hewig, K. Jain, Opt. Commun. 47, 347 (1983).
    [CrossRef]
  11. O. Sugihara, T. Kinoshita, M. Okabe, S. Kunioka, Y. Nonaka, K. Sasaki, Appl. Opt. 30, 2957 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. G. I. Stegeman, C. T. Seaton, J. Appl. Phys. 58, R57 (1985).
    [CrossRef]
  13. H. Ito, H. Inaba, Opt. Lett. 2, 139 (1978).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. M. A. Duguay, J. S. Weiner, Appl. Phys. Lett. 47, 547 (1985).
    [CrossRef]
  15. G. Lifante, P. D. Townsend, J. Mod. Opt. 39, 1353 (1992).
    [CrossRef]
  16. G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
    [CrossRef]
  17. M. J. Adams, An Introduction to Optical Waveguides (Wiley, Chichester, UK, 1981).
  18. Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 72.
  19. M. J. Jongerius, Philips Research Laboratory, P.O. Box 80000, NL-5600 JA Eindhoven, The Netherlands (personal communication, 1993).

1993 (1)

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
[CrossRef]

1992 (2)

G. Lifante, P. D. Townsend, J. Mod. Opt. 39, 1353 (1992).
[CrossRef]

See the special issue on compact blue lasers, Philips J. Res. 46, 135–265 (1992).

1991 (3)

M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
[CrossRef]

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

O. Sugihara, T. Kinoshita, M. Okabe, S. Kunioka, Y. Nonaka, K. Sasaki, Appl. Opt. 30, 2957 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

1990 (2)

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).

1989 (1)

1985 (2)

G. I. Stegeman, C. T. Seaton, J. Appl. Phys. 58, R57 (1985).
[CrossRef]

M. A. Duguay, J. S. Weiner, Appl. Phys. Lett. 47, 547 (1985).
[CrossRef]

1983 (1)

G. H. Hewig, K. Jain, Opt. Commun. 47, 347 (1983).
[CrossRef]

1978 (1)

1975 (1)

B. F. Levine, C. G. Bethea, R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 26, 375 (1975).
[CrossRef]

1971 (1)

D. B. Anderson, J. T. Boyd, Appl. Phys. Lett. 19, 266 (1971).
[CrossRef]

Adams, M. J.

M. J. Adams, An Introduction to Optical Waveguides (Wiley, Chichester, UK, 1981).

Anderson, D. B.

D. B. Anderson, J. T. Boyd, Appl. Phys. Lett. 19, 266 (1971).
[CrossRef]

Bethea, C. G.

B. F. Levine, C. G. Bethea, R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 26, 375 (1975).
[CrossRef]

Boyd, J. T.

D. B. Anderson, J. T. Boyd, Appl. Phys. Lett. 19, 266 (1971).
[CrossRef]

Cahill, P. A.

Cheng, H.

M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
[CrossRef]

DePuydt, J. M.

M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
[CrossRef]

Duguay, M. A.

M. A. Duguay, J. S. Weiner, Appl. Phys. Lett. 47, 547 (1985).
[CrossRef]

Feuer, B.

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

Haas, D.

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

Haase, M. A.

M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
[CrossRef]

Hewig, G. H.

G. H. Hewig, K. Jain, Opt. Commun. 47, 347 (1983).
[CrossRef]

Inaba, H.

Ito, H.

Jain, K.

G. H. Hewig, K. Jain, Opt. Commun. 47, 347 (1983).
[CrossRef]

Jongerius, M. J.

M. J. Jongerius, Philips Research Laboratory, P.O. Box 80000, NL-5600 JA Eindhoven, The Netherlands (personal communication, 1993).

Karim, D.

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

Khanarian, G.

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

King, L. A.

Kinoshita, T.

Kunioka, S.

Levine, B. F.

B. F. Levine, C. G. Bethea, R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 26, 375 (1975).
[CrossRef]

Lifante, G.

G. Lifante, P. D. Townsend, J. Mod. Opt. 39, 1353 (1992).
[CrossRef]

Logan, R. A.

B. F. Levine, C. G. Bethea, R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 26, 375 (1975).
[CrossRef]

Nijhuis, S.

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).

Nonaka, Y.

Norwood, R. A.

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

Okabe, M.

Qiu, J.

M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
[CrossRef]

Rikken, G. L. J. A.

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
[CrossRef]

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).

Sasaki, K.

Seaton, C. T.

G. I. Stegeman, C. T. Seaton, J. Appl. Phys. 58, R57 (1985).
[CrossRef]

Seppen, C. J. E.

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
[CrossRef]

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).

Shen, Y. R.

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 72.

Singer, K. D.

Staring, E. G. J.

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
[CrossRef]

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).

Stegeman, G. I.

G. I. Stegeman, C. T. Seaton, J. Appl. Phys. 58, R57 (1985).
[CrossRef]

Sugihara, O.

Townsend, P. D.

G. Lifante, P. D. Townsend, J. Mod. Opt. 39, 1353 (1992).
[CrossRef]

Venhuizen, A. H. J.

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
[CrossRef]

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

Weiner, J. S.

M. A. Duguay, J. S. Weiner, Appl. Phys. Lett. 47, 547 (1985).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (1)

C. J. E. Seppen, G. L. J. A. Rikken, E. G. J. Staring, S. Nijhuis, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. B 53, 282 (1991).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (6)

B. F. Levine, C. G. Bethea, R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 26, 375 (1975).
[CrossRef]

G. Khanarian, R. A. Norwood, D. Haas, B. Feuer, D. Karim, Appl. Phys. Lett. 57, 977 (1990).
[CrossRef]

M. A. Haase, J. Qiu, J. M. DePuydt, H. Cheng, Appl. Phys. Lett. 59, 1401 (1991).
[CrossRef]

D. B. Anderson, J. T. Boyd, Appl. Phys. Lett. 19, 266 (1971).
[CrossRef]

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, E. G. J. Staring, A. H. J. Venhuizen, Appl. Phys. Lett. 62, 2483 (1993).
[CrossRef]

M. A. Duguay, J. S. Weiner, Appl. Phys. Lett. 47, 547 (1985).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

G. I. Stegeman, C. T. Seaton, J. Appl. Phys. 58, R57 (1985).
[CrossRef]

J. Mod. Opt. (1)

G. Lifante, P. D. Townsend, J. Mod. Opt. 39, 1353 (1992).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

G. H. Hewig, K. Jain, Opt. Commun. 47, 347 (1983).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Philips J. Res. (1)

See the special issue on compact blue lasers, Philips J. Res. 46, 135–265 (1992).

Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. (1)

G. L. J. A. Rikken, C. J. E. Seppen, S. Nijhuis, E. G. J. Staring, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. 1337, 35 (1990).

Other (4)

D. S. Chemla, J. Zyss, eds., Nonlinear Optical Properties of Organic Molecules and Crystals (Academic, Orlando, Fla., 1987).

M. J. Adams, An Introduction to Optical Waveguides (Wiley, Chichester, UK, 1981).

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984), p. 72.

M. J. Jongerius, Philips Research Laboratory, P.O. Box 80000, NL-5600 JA Eindhoven, The Netherlands (personal communication, 1993).

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

Refractive-index profile and normalized electric-field profiles of the TM 0 ω and TM 1 2 ω modes of a four-layer slab waveguide with a high-index satellite layer. The inset shows an implementation of such a waveguide structure.

Fig. 2
Fig. 2

Polymer thickness (○) required in the waveguide structure of Fig. 1 for TM 0 ω TM 1 2 ω PM at an 860-nm wavelength as a function of the Si3N4 satellite layer thickness. Also shown are the corresponding overlap integral S01 (×) and Δn/λ (●).

Fig. 3
Fig. 3

Dependence of the FWHM frequency-doubling bandwidth on satellite layer thickness, for a 10-mm-long waveguide structure, as depicted in Fig. 1. The inset shows the normalized frequency-doubling spectrum for dsat = 107 nm, polymer thickness dpol = 1.488 μm, and a waveguide length of 10 mm (unit SHG intensity corresponds to Δn = 0).

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Refractive Index at 587-nm Wavelength and Abbe Number of the Materials Constituting the Waveguide Structure

Equations (1)

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

S i j = 0 a ( F i ω ) 2 F j 2 ω d x ( F j ω ) 2 d x [ ( F j 2 ω ) 2 d x ] 1 / 2 ,

Metrics