Abstract

We demonstrate, for the first time to our knowledge, all-optical switching with a contrast ratio of 7:1 based on the cascaded second-order nonlinearity. We performed the switching experiments in a nonlinear hybrid Mach–Zehnder interferometer, using a nonuniformly temperature-tuned lithium niobate channel waveguide in an operating regime of small fundamental depletion.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. I. Stegeman, A. Miller, “Physics of all-optical switching devices,” in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1993), Vol. 1, pp. 81–146.
  2. R. DeSalvo, D. J. Hagan, M. Sheik-Bahae, G. I. Stegeman, E. W. Van Stryland, H. Vanherzeele, Opt. Lett. 17, 28 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. R. Schiek, J. Opt. Soc. Am. B 10, 1848 (1993).
    [CrossRef]
  4. G. I. Stegeman, M. Sheik-Bahae, E. W. Van Stryland, G. Assanto, Opt. Lett. 18, 13 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. M. L. Sundheimer, C. Bosshard, E. W. Van Stryland, G. I. Stegeman, J. D. Bierlein, Opt. Lett. 18, 1397 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. D. Y. Kim, W. E. Torruellas, J. U. Kang, C. Bosshard, G. I. Stegeman, P. Vidakovic, J. Zyss, W. E. Moerner, R. Twieg, G. Bjorklund, Opt. Lett. 19, 868 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. R. Schiek, M. L. Sundheimer, D. Y. Kim, Y. Baek, G. I. Stegeman, Opt. Lett. 19, 1949 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
    [CrossRef]
  9. E. Strake, G. P. Bava, I. Montrosset, J. Lightwave Technol. 6, 1126 (1988).
    [CrossRef]
  10. B. K. Nayer, N. Finlayson, N. J. Doran, S. T. Davey, D. L. Williams, J. W. Arkwright, Opt. Lett. 16, 408 (1991).
    [CrossRef]
  11. K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
    [CrossRef]
  12. S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
    [CrossRef]
  13. A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
    [CrossRef]

1995 (1)

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

1994 (3)

1993 (3)

1992 (3)

R. DeSalvo, D. J. Hagan, M. Sheik-Bahae, G. I. Stegeman, E. W. Van Stryland, H. Vanherzeele, Opt. Lett. 17, 28 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

1991 (1)

1988 (1)

E. Strake, G. P. Bava, I. Montrosset, J. Lightwave Technol. 6, 1126 (1988).
[CrossRef]

Aitchison, J. S.

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

Al-hemyari, K.

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

Arkwright, J. W.

Assanto, G.

Baek, Y.

Bava, G. P.

E. Strake, G. P. Bava, I. Montrosset, J. Lightwave Technol. 6, 1126 (1988).
[CrossRef]

Beranek, M. W.

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

Bierlein, J. D.

Binder, R.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Bjorklund, G.

Bosshard, C.

Davey, S. T.

DeSalvo, R.

Doran, N. J.

Finlayson, N.

Gibbs, H. M.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Grant, R. S.

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

Hagan, D. J.

Ironside, C. N.

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

Jin, R.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Kang, J. U.

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

D. Y. Kim, W. E. Torruellas, J. U. Kang, C. Bosshard, G. I. Stegeman, P. Vidakovic, J. Zyss, W. E. Moerner, R. Twieg, G. Bjorklund, Opt. Lett. 19, 868 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Kennedy, G. T.

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

Khitrova, G.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Kim, D. Y.

Koch, S. W.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Krug, W.

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

Lee, S. G.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

McGinnis, B. P.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Miao, E.

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

Miller, A.

G. I. Stegeman, A. Miller, “Physics of all-optical switching devices,” in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1993), Vol. 1, pp. 81–146.

Moerner, W. E.

Montrosset, I.

E. Strake, G. P. Bava, I. Montrosset, J. Lightwave Technol. 6, 1126 (1988).
[CrossRef]

Nayer, B. K.

Peyghambarian, N.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Rochford, K. B.

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

Schiek, R.

Sheik-Bahae, M.

Sibbett, W.

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

Stegeman, G. I.

Strake, E.

E. Strake, G. P. Bava, I. Montrosset, J. Lightwave Technol. 6, 1126 (1988).
[CrossRef]

Sundheimer, M. L.

Tapella, R.

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

Torruellas, W. E.

Trevinos, C.

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

Twieg, R.

Van Stryland, E. W.

Vanherzeele, H.

Vidakovic, P.

Villeneuve, A.

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

Vogele, B.

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

Williams, D. L.

Yumoto, J.

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Zanoni, R.

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

Zyss, J.

Appl. Phys. Lett. (1)

S. G. Lee, B. P. McGinnis, R. Jin, J. Yumoto, G. Khitrova, H. M. Gibbs, R. Binder, S. W. Koch, N. Peyghambarian, Appl. Phys. Lett. 64, 454 (1994).
[CrossRef]

Electron. Lett. (2)

A. Villeneuve, J. S. Aitchison, B. Vogele, R. Tapella, J. U. Kang, C. Trevinos, G. I. Stegeman, Electron. Lett. 31, 549 (1995).
[CrossRef]

K. Al-hemyari, J. S. Aitchison, C. N. Ironside, G. T. Kennedy, R. S. Grant, W. Sibbett, Electron. Lett. 28, 1090 (1992).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

K. B. Rochford, R. Zanoni, G. I. Stegeman, W. Krug, E. Miao, M. W. Beranek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2044 (1992).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

E. Strake, G. P. Bava, I. Montrosset, J. Lightwave Technol. 6, 1126 (1988).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Opt. Lett. (6)

Other (1)

G. I. Stegeman, A. Miller, “Physics of all-optical switching devices,” in Photonic Switching, J. Midwinter, ed. (Academic, Orlando, Fla., 1993), Vol. 1, pp. 81–146.

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Temperature dependence of the nonlinear phase shift for a peak input power of 300 W (solid curve, experiment; dotted curve, theory).

Fig. 2
Fig. 2

Measured temperature dependence of the through-put of the fundamental for a peak input power of 300 W.

Fig. 3
Fig. 3

Power dependence of the nonlinear phase shift at various temperatures.

Fig. 4
Fig. 4

Interferometric switch setup: pol’s, polarizers.

Fig. 5
Fig. 5

Measured switching response as a function of the peak input power at a temperature of 336.15 °C with (a) a −0.1π and (b) a −0.65π initial linear phase shift between the sample and the reference arms (solid curves, experiment; dotted curves, theory).

Equations (4)

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

d A 1 d z + i β 1 A 1 = - i ω 1 ɛ 0 4 p 0 2 χ ( 2 ) K A 2 A 1 * - α 1 2 A 1 ,
d A 2 d z + i β 2 A 2 = - i ω 2 ɛ 0 4 p 0 χ ( 2 ) K A 1 A 1 - α 2 2 A 2 .
β 1 = 2 π λ 1 [ 2.222701 + 9.8 × 10 - 6 ( T / ° C - 346.45 ) + 6.66 × 10 - 9 ( T / ° C - 346.45 ) 2 ] ,
β 2 = 2 π λ 2 [ 2.223597 + 100 × 10 - 6 ( T / ° C - 346.45 ) + 75.55 × 10 - 9 ( T / ° C - 346.45 ) 2 .

Metrics