Abstract

I report the exact solitary wave solutions in the coupled-wave-carrier system of a semiconductor waveguide in which the loss and the index distributions have a sech2(x) form and the pump carrier distribution has a sech4(x) form in the lateral direction. Under certain pumping levels the saturated gain balances the loss and the index guiding balances the diffraction and the carrier antiguiding, which lead to exact solitary solutions. The width of the mode depends on the carrier diffusion length, and the power of the supported mode depends on the pump current.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Hasegawa, F. Tappert, Appl. Phys. Lett. 23, 142 (1983).
    [CrossRef]
  2. L. F. Mollenauer, R. H. Stolen, J. P. Gordon, Phys. Rev. Lett. 45, 1095 (1980).
    [CrossRef]
  3. J. S. Aitchison, A. M. Weiner, Y. Silverberg, M. K. Oliver, J. L. Jackel, D. E. Leaird, E. M. Vogel, P. W. E. Smith, Opt. Lett. 15, 471 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. G. A. Swarzlander, C. T. Law, Phys. Rev. Lett. 69, 2503 (1992).
    [CrossRef]
  6. G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. A. W. Snyder, S. J. Hewlett, D. J. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 72, R4457 (1994).
    [CrossRef]
  8. G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
    [CrossRef]
  9. G. R. Allan, S. R. Skinner, D. R. Andersen, A. L. Smirl, Opt. Lett. 16, 156 (1991).
    [PubMed]
  10. S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
    [CrossRef]
  11. G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. T. Tamir, Guided-Wave Optoelectronics, 2nd ed. (Springer-Verlag, New York, 1990).
    [CrossRef]

1994 (2)

A. W. Snyder, S. J. Hewlett, D. J. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 72, R4457 (1994).
[CrossRef]

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

1993 (2)

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

1992 (2)

M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

G. A. Swarzlander, C. T. Law, Phys. Rev. Lett. 69, 2503 (1992).
[CrossRef]

1991 (2)

G. R. Allan, S. R. Skinner, D. R. Andersen, A. L. Smirl, Opt. Lett. 16, 156 (1991).
[PubMed]

S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
[CrossRef]

1990 (1)

1983 (1)

A. Hasegawa, F. Tappert, Appl. Phys. Lett. 23, 142 (1983).
[CrossRef]

1980 (1)

L. F. Mollenauer, R. H. Stolen, J. P. Gordon, Phys. Rev. Lett. 45, 1095 (1980).
[CrossRef]

Aitchison, J. S.

Allan, G. R.

G. R. Allan, S. R. Skinner, D. R. Andersen, A. L. Smirl, Opt. Lett. 16, 156 (1991).
[PubMed]

S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
[CrossRef]

Andersen, D. R.

S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
[CrossRef]

G. R. Allan, S. R. Skinner, D. R. Andersen, A. L. Smirl, Opt. Lett. 16, 156 (1991).
[PubMed]

Bashaw, M. C.

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

Crosignani, B.

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Di Porto, P.

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Duree, G. C.

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Fejer, M. M.

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

Fischer, B.

M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Gibbs, H. M.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Gordon, J. P.

L. F. Mollenauer, R. H. Stolen, J. P. Gordon, Phys. Rev. Lett. 45, 1095 (1980).
[CrossRef]

Hasegawa, A.

A. Hasegawa, F. Tappert, Appl. Phys. Lett. 23, 142 (1983).
[CrossRef]

Hewlett, S. J.

A. W. Snyder, S. J. Hewlett, D. J. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 72, R4457 (1994).
[CrossRef]

Ikegami, T.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Iwamura, H.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Jackel, J. L.

Kawamura, Y.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Khitrova, G.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Law, C. T.

G. A. Swarzlander, C. T. Law, Phys. Rev. Lett. 69, 2503 (1992).
[CrossRef]

Leaird, D. E.

Ming, L.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Mitchell, D. J.

A. W. Snyder, S. J. Hewlett, D. J. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 72, R4457 (1994).
[CrossRef]

Mollenauer, L. F.

L. F. Mollenauer, R. H. Stolen, J. P. Gordon, Phys. Rev. Lett. 45, 1095 (1980).
[CrossRef]

Neuragaonkar, R. R.

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Oliver, M. K.

Salamo, G. J.

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Segev, M.

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Sharp, E. J.

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Shultz, J. L.

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Silverberg, Y.

Sipe, J. E.

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Skinner, S. R.

S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
[CrossRef]

G. R. Allan, S. R. Skinner, D. R. Andersen, A. L. Smirl, Opt. Lett. 16, 156 (1991).
[PubMed]

Smirl, A. L.

G. R. Allan, S. R. Skinner, D. R. Andersen, A. L. Smirl, Opt. Lett. 16, 156 (1991).
[PubMed]

S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
[CrossRef]

Smith, P. W. E.

Snyder, A. W.

A. W. Snyder, S. J. Hewlett, D. J. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 72, R4457 (1994).
[CrossRef]

Stolen, R. H.

L. F. Mollenauer, R. H. Stolen, J. P. Gordon, Phys. Rev. Lett. 45, 1095 (1980).
[CrossRef]

Swarzlander, G. A.

G. A. Swarzlander, C. T. Law, Phys. Rev. Lett. 69, 2503 (1992).
[CrossRef]

Tamir, T.

T. Tamir, Guided-Wave Optoelectronics, 2nd ed. (Springer-Verlag, New York, 1990).
[CrossRef]

Tappert, F.

A. Hasegawa, F. Tappert, Appl. Phys. Lett. 23, 142 (1983).
[CrossRef]

Valley, G. C.

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

Vogel, E. M.

Weiner, A. M.

Yariv, A.

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (1)

A. Hasegawa, F. Tappert, Appl. Phys. Lett. 23, 142 (1983).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

S. R. Skinner, G. R. Allan, D. R. Andersen, A. L. Smirl, IEEE J. Quantum Electron. 27, 2211 (1991).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. A (1)

G. C. Valley, M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, M. M. Fejer, M. C. Bashaw, Phys. Rev. A 50, 1012 (1994).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (6)

L. F. Mollenauer, R. H. Stolen, J. P. Gordon, Phys. Rev. Lett. 45, 1095 (1980).
[CrossRef]

M. Segev, B. Crosignani, A. Yariv, B. Fischer, Phys. Rev. Lett. 68, 923 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

G. A. Swarzlander, C. T. Law, Phys. Rev. Lett. 69, 2503 (1992).
[CrossRef]

G. C. Duree, J. L. Shultz, G. J. Salamo, M. Segev, A. Yariv, B. Crosignani, P. Di Porto, E. J. Sharp, R. R. Neuragaonkar, Phys. Rev. Lett. 71, 533 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

A. W. Snyder, S. J. Hewlett, D. J. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 72, R4457 (1994).
[CrossRef]

G. Khitrova, H. M. Gibbs, Y. Kawamura, H. Iwamura, T. Ikegami, J. E. Sipe, L. Ming, Phys. Rev. Lett. 70, 920 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

T. Tamir, Guided-Wave Optoelectronics, 2nd ed. (Springer-Verlag, New York, 1990).
[CrossRef]

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 (2)

Fig. 1
Fig. 1

Conditions and intensities of the spatial soliton mode for a dimensionless loss amplitude of 2 and an antiguiding factor of 4: (a) built-in index and loss distributions, (b) pump and saturated gain distributions, (c) intensity distribution of the supported mode.

Fig. 2
Fig. 2

Dimensionless power as a function of dimensionless pump parameter.

Equations (22)

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

2 E x x 2 + 2 i β c E x z - 2 i β c ( 1 - i F ) γ E x + 2 β c ( k 0 Δ n + i α ) E x = 0 ,
l 2 ( 2 γ x 2 + 2 γ z 2 ) + γ p - γ ( 1 + E x 2 I s ) = 0.
τ = 2 β c l ,
η = x 2 l ,
ζ = β c z τ 2 ,
σ s 2 = τ 2 I s ,
μ = τ 2 ( k 0 β c Δ n + i α β c ) ,
φ = τ 2 β c γ p ,
ρ = τ 2 β c γ ,
ɛ = τ E x σ s ,
1 2 2 ɛ η 2 + i ɛ ζ - ( F + i ) ρ ɛ + μ ɛ = 0 ,
1 4 2 ρ η 2 + 1 4 τ 2 2 ρ ζ 2 + φ - ρ ( 1 + ɛ 2 ) = 0.
ɛ ( η , ζ ) = ɛ 0 sech ( η ) exp ( i ζ 2 ) ,
ρ ( η , ζ ) = ρ 0 sech 2 ( η ) ,
φ ( η ) = φ 0 sech 4 ( η ) ,
μ ( η ) = ( μ r 0 + i μ i 0 ) sech 2 ( η ) ,
φ 0 = ( 3 2 + ɛ 0 2 ) ρ 0 ,
μ r 0 = 1 + F ρ 0 ,
μ i 0 = ρ 0 .
μ r 0 = 1 + F μ i 0
ρ 0 = μ i 0 ,
ɛ 0 = φ 0 μ i 0 - 3 2 .

Metrics