Abstract

Dynamic holographic π-phase gratings can be written in a multiple-quantum-well asymmetric Fabry–Perot reflection modulator by spatial modulation of the quantum-confined exciton absorption. Operating near the Fabry–Perot resonance, the phase grating quenches the zero-order reflection and enhances the first-order diffraction efficiency. The diffraction efficiency of these structures as diffractive optics elements is not sensitive to the contrast ratio, which eases the constraints for device fabrication. Numerical simulations for multiple-quantum-well structures are presented that fully include refractive-index changes in response to a spatial modulation of the exciton absorption, which can be caused by any of several techniques, including free-carrier gratings, absorption bleaching, electro-optic effects, and photorefractive effects.

© 1994 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. H. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE Photon. Technol. Lett. 1, 273 (1989).
    [CrossRef]
  2. R. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2272 (1989).
    [CrossRef]
  3. B. Pezeshki, D. Thomas, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 57, 1491 (1990).
    [CrossRef]
  4. J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
    [CrossRef]
  5. R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
    [CrossRef]
  6. G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
    [CrossRef]
  7. D. S. Gerber, R. Droopad, G. N. Maracas, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 55 (1993).
    [CrossRef]
  8. D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
    [CrossRef]
  9. D. D. Nolte, D. H. Olson, G. E. Doran, W. H. Knox, A. M. Glass, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2217 (1990).
    [CrossRef]
  10. Q. N. Wang, R. M. Brubaker, D. D. Nolte, M. R. Melloch, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1626 (1992).
    [CrossRef]
  11. A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
    [CrossRef]
  12. K. H. Calhoun, N. M. Jokerst, Opt. Lett. 18, 882 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
    [CrossRef]
  14. E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
    [CrossRef]
  15. O. S. Heavens, Optical Properties of Thin Films (Dover, New York, 1991).
  16. D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
    [CrossRef]
  17. H. Haug, S. W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors (World Scientific, Singapore, 1990).
  18. C. V. Raman, N. S. N. Nath, Proc. Indian Acad. Sci. 2, 406 (1935).
  19. D. S. Subbaramaiya, Proc. Indian Acad. Sci. 6, 333 (1938).

1993 (4)

D. S. Gerber, R. Droopad, G. N. Maracas, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 55 (1993).
[CrossRef]

D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
[CrossRef]

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

K. H. Calhoun, N. M. Jokerst, Opt. Lett. 18, 882 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

1992 (2)

Q. N. Wang, R. M. Brubaker, D. D. Nolte, M. R. Melloch, J. Opt. Soc. Am. B 9, 1626 (1992).
[CrossRef]

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

1991 (2)

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
[CrossRef]

1990 (3)

B. Pezeshki, D. Thomas, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 57, 1491 (1990).
[CrossRef]

D. D. Nolte, D. H. Olson, G. E. Doran, W. H. Knox, A. M. Glass, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2217 (1990).
[CrossRef]

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

1989 (2)

R. H. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE Photon. Technol. Lett. 1, 273 (1989).
[CrossRef]

R. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2272 (1989).
[CrossRef]

1987 (1)

E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
[CrossRef]

1984 (1)

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

1938 (1)

D. S. Subbaramaiya, Proc. Indian Acad. Sci. 6, 333 (1938).

1935 (1)

C. V. Raman, N. S. N. Nath, Proc. Indian Acad. Sci. 2, 406 (1935).

Asom, M. T.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Bhat, R.

E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
[CrossRef]

Boyd, G. D.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Brubaker, R. M.

Calhoun, K. H.

Chemla, D. S.

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

Chirovsky, L. M. F.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Chiu, T. H.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

Coldren, L. A.

R. H. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE Photon. Technol. Lett. 1, 273 (1989).
[CrossRef]

R. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2272 (1989).
[CrossRef]

Doran, G. E.

Droopad, R.

D. S. Gerber, R. Droopad, G. N. Maracas, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 55 (1993).
[CrossRef]

Florez, L. T.

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

Focht, M. W.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Fox, A. M.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Gerber, D. S.

D. S. Gerber, R. Droopad, G. N. Maracas, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 55 (1993).
[CrossRef]

Gibbs, H. M.

R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
[CrossRef]

Glass, A. M.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

D. D. Nolte, D. H. Olson, G. E. Doran, W. H. Knox, A. M. Glass, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2217 (1990).
[CrossRef]

Gmitter, T.

E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
[CrossRef]

Gmitter, T. J.

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

Gossard, A. C.

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

Harbison, J. P.

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
[CrossRef]

Harris, J. S. J.

D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
[CrossRef]

B. Pezeshki, D. Thomas, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 57, 1491 (1990).
[CrossRef]

Haug, H.

H. Haug, S. W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors (World Scientific, Singapore, 1990).

Heavens, O. S.

O. S. Heavens, Optical Properties of Thin Films (Dover, New York, 1991).

Heffernan, J. F.

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

Hegarty, J.

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

Hwang, D. M.

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

Jin, R.

R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
[CrossRef]

Jokerst, N. M.

Khitrova, G.

R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
[CrossRef]

Knox, W. H.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

D. D. Nolte, D. H. Olson, G. E. Doran, W. H. Knox, A. M. Glass, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2217 (1990).
[CrossRef]

Koch, S. W.

H. Haug, S. W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors (World Scientific, Singapore, 1990).

Leibenguth, R. E.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Liu, D.

D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
[CrossRef]

Livenscu, G.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Lord, S. M.

D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
[CrossRef]

Maracas, G. N.

D. S. Gerber, R. Droopad, G. N. Maracas, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 55 (1993).
[CrossRef]

Melloch, M. R.

Miller, D. A. B.

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

Moloney, M. H.

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

Morgan, R. A.

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

Nath, N. S. N.

C. V. Raman, N. S. N. Nath, Proc. Indian Acad. Sci. 2, 406 (1935).

Nolte, D. D.

O’Bryan, H. M.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

Olson, D. H.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

D. D. Nolte, D. H. Olson, G. E. Doran, W. H. Knox, A. M. Glass, J. Opt. Soc. Am. B 7, 2217 (1990).
[CrossRef]

Partovi, A.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

Peyghambarian, N.

R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
[CrossRef]

Pezeshki, B.

D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
[CrossRef]

B. Pezeshki, D. Thomas, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 57, 1491 (1990).
[CrossRef]

Raman, C. V.

C. V. Raman, N. S. N. Nath, Proc. Indian Acad. Sci. 2, 406 (1935).

Roberts, J. S.

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

Simes, R. J.

R. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2272 (1989).
[CrossRef]

R. H. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE Photon. Technol. Lett. 1, 273 (1989).
[CrossRef]

Smith, P. W.

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

Subbaramaiya, D. S.

D. S. Subbaramaiya, Proc. Indian Acad. Sci. 6, 333 (1938).

Thomas, D.

B. Pezeshki, D. Thomas, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 57, 1491 (1990).
[CrossRef]

Wang, Q. N.

Whitehead, M.

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

Wiegmann, W.

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

Yablonovitch, E.

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
[CrossRef]

Yan, R.

R. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2272 (1989).
[CrossRef]

Yan, R. H.

R. H. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE Photon. Technol. Lett. 1, 273 (1989).
[CrossRef]

Zydzik, G. J.

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (8)

B. Pezeshki, D. Thomas, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 57, 1491 (1990).
[CrossRef]

J. F. Heffernan, M. H. Moloney, J. Hegarty, J. S. Roberts, M. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 58, 2877 (1991).
[CrossRef]

R. Jin, G. Khitrova, H. M. Gibbs, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 59, 3216 (1991).
[CrossRef]

G. Livenscu, G. D. Boyd, R. A. Morgan, L. M. F. Chirovsky, A. M. Fox, R. E. Leibenguth, M. T. Asom, M. W. Focht, Appl. Phys. Lett. 60, 1418 (1992).
[CrossRef]

D. Liu, B. Pezeshki, S. M. Lord, J. S. J. Harris, Appl. Phys. Lett. 62, 2158 (1993).
[CrossRef]

A. Partovi, A. M. Glass, D. H. Olson, G. J. Zydzik, H. M. O’Bryan, T. H. Chiu, W. H. Knox, Appl. Phys. Lett. 62, 464 (1993).
[CrossRef]

E. Yablonovitch, T. Gmitter, J. P. Harbison, R. Bhat, Appl. Phys. Lett. 51, 2222 (1987).
[CrossRef]

E. Yablonovitch, D. M. Hwang, T. J. Gmitter, L. T. Florez, J. P. Harbison, Appl. Phys. Lett. 56, 2419 (1990).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (2)

D. S. Chemla, D. A. B. Miller, P. W. Smith, A. C. Gossard, W. Wiegmann, IEEE J. Quantum Electron. QE-20, 265 (1984).
[CrossRef]

R. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2272 (1989).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (2)

R. H. Yan, R. J. Simes, L. A. Coldren, IEEE Photon. Technol. Lett. 1, 273 (1989).
[CrossRef]

D. S. Gerber, R. Droopad, G. N. Maracas, IEEE Photon. Technol. Lett. 5, 55 (1993).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Opt. Lett. (1)

Proc. Indian Acad. Sci. (2)

C. V. Raman, N. S. N. Nath, Proc. Indian Acad. Sci. 2, 406 (1935).

D. S. Subbaramaiya, Proc. Indian Acad. Sci. 6, 333 (1938).

Other (2)

H. Haug, S. W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors (World Scientific, Singapore, 1990).

O. S. Heavens, Optical Properties of Thin Films (Dover, New York, 1991).

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

Reflectance for an ASFP modulator for Δα = 0 and Δα = 4800 cm−1. The MQW thickness is L = 2 μm with equal buffer thicknesses of d = 0.0715 μm. The material parameters are calculated for Al0.1Ga0.9As/GaAs MQW’s with homogeneous broadening of the light-hole (LH) and heavy-hole (HH) excitons.

Fig. 2
Fig. 2

Phase of the reflected amplitude near resonance for zero and maximum perturbation. The positions of the HH and LH excitons are shown. A π phase difference between the zero- and maximum-perturbation conditions can occur close to the Fabry–Perot resonance condition.

Fig. 3
Fig. 3

Reflected amplitude and phase versus Kx across one grating fringe at resonance for a wavelength of 847.75 nm. The reflected amplitude is finite everywhere across the fringe, but the phase grating has a modulation of π and causes the zeroth-order reflectance to vanish.

Fig. 4
Fig. 4

Zeroth-, first-, and second-order diffracted intensities versus wavelength. The zeroth-order reflected intensity is quenched near the Fabry–Perot resonance by the π-phase grating.

Equations (2)

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

r ( x ) = r ( x ) exp [ i ϕ ( x ) ] ,
E diff m = 1 Λ 0 Λ r ( x ) exp [ φ ( x ) - m K x ] d x ,

Metrics