Abstract

We measure the cross-phase modulation (XPM) nonlinear indices of optical materials resulting from the interaction of an ultrashort pump pulse at 800  nm with a weak ultrashort probe pulse at 400  nm through the direct measurement of the optical phase change, using frequency-resolved optical gating. The materials studied include fused silica SiO2, borosilicate glass (BK-7), βBBO, and KD*P. This method results in a XPM nonlinear index that is in agreement with calculations based on nonlinear indices from previous self-phase modulation measurements.

© 1998 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Trebino and D. J. Kane, J. Opt. Soc. Am. A 10, 1101 (1993).
    [CrossRef]
  2. M. Beck, M. G. Raymer, I. A. Walmsley, and V. Wong, Opt. Lett. 18, 2041 (1993).
    [CrossRef]
  3. B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
    [CrossRef]
  4. A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
    [CrossRef]
  7. N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
    [CrossRef]
  8. R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, Opt. Mater. 1, 185 (1992).
    [CrossRef]
  9. R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, J. Opt. Soc. Am. B 4, 875 (1987).
    [CrossRef]
  10. C. Flytzanis, in Quantum Electronics:?A Treatise, H. Rabin and C. L. Tang, eds. (Academic, New York, 1975), Vol. I, Part A, p. 9.
  11. E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
    [CrossRef]

1996

A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

1995

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

1994

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1993

1992

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, Opt. Mater. 1, 185 (1992).
[CrossRef]

1987

Adair, R.

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, Opt. Mater. 1, 185 (1992).
[CrossRef]

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, J. Opt. Soc. Am. B 4, 875 (1987).
[CrossRef]

Beck, M.

Chase, L. L.

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, Opt. Mater. 1, 185 (1992).
[CrossRef]

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, J. Opt. Soc. Am. B 4, 875 (1987).
[CrossRef]

Clement, T. S.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

DeSalvo, R.

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

Fearn, H.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Flytzanis, C.

C. Flytzanis, in Quantum Electronics:?A Treatise, H. Rabin and C. L. Tang, eds. (Academic, New York, 1975), Vol. I, Part A, p. 9.

Franco, M. A.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

Grillon, G.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

Hagan, D. J.

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

James, D. F.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Kane, D. J.

Kurnit, N. A.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Le Blanc, C.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

Milonni, P. W.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Mourou, G.

M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Mysyrowicz, A.

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

Mysyrowicz, M.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

Nibbering, E. T. J.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

Payne, S. A.

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, Opt. Mater. 1, 185 (1992).
[CrossRef]

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, J. Opt. Soc. Am. B 4, 875 (1987).
[CrossRef]

Perry, M. D.

M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Prade, B. S.

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

Raymer, M. G.

Rodriguez, G.

A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Said, A. A.

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

Schins, J. M.

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

Sheik-Bahae, M.

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

Shimada, T.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Sorem, M. S.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Taylor, A. J.

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

A. J. Taylor, G. Rodriguez, and T. S. Clement, Opt. Lett. 21, 1812 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Trebino, R.

Van Stryland, E. W.

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

Walmsley, I. A.

Wong, V.

IEEE J. Quantum Electron.

R. DeSalvo, A. A. Said, D. J. Hagan, E. W. Van Stryland, and M. Sheik-Bahae, IEEE J. Quantum Electron. 32, 1324 (1996).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A

J. Opt. Soc. Am. B

Opt. Commun.

B. S. Prade, J. M. Schins, E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, and A. Mysyrowicz, Opt. Commun. 113, 79 (1994).
[CrossRef]

E. T. J. Nibbering, M. A. Franco, B. S. Prade, G. Grillon, C. Le Blanc, and M. Mysyrowicz, Opt. Commun. 119, 479 (1995).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Opt. Mater.

R. Adair, L. L. Chase, and S. A. Payne, Opt. Mater. 1, 185 (1992).
[CrossRef]

Proc. SPIE

N. A. Kurnit, T. Shimada, M. S. Sorem, A. J. Taylor, G. Rodriguez, T. S. Clement, H. Fearn, D. F. James, and P. W. Milonni, Proc. SPIE 3047, 387 (1996).
[CrossRef]

Science

M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Other

C. Flytzanis, in Quantum Electronics:?A Treatise, H. Rabin and C. L. Tang, eds. (Academic, New York, 1975), Vol. I, Part A, p. 9.

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

Experimental apparatus: the pump at λ1=800 nm is overlapped spatially and temporally with the probe at λ2=400 nm. Note that both the pump and the probe FROG spectrograms are measured independently. ND, neutral-density; SHG, second-harmonic generation.

Fig. 2
Fig. 2

Intensity and phase data derived from the FROG spectrograms for 500µm-thick SiO2 XPM n2 measurements. (a) Pump-pulse spectrogram and (b) corresponding intensity and phase. The pump-pulse width is 175  fs. (c) Probe-pulse spectrogram and (d) corresponding intensity and phase with no pump. (e) Probe-pulse spectrogram and (f) corresponding intensity and phase with 133 GW/cm2 of pump power. The spectrogram in (e) clearly shows the pump-induced frequency chirp on the probe.

Fig. 3
Fig. 3

Phase-change data at 400  nm for the data in Fig.  2. The dots represent Δϕ2ωt, and the solid curve fit is the pump-pulse temporal profile, Iωt.

Tables (2)

Tables Icon

Table 1 Material Sample Thickness L and Calculated Walk-Off Length Lw for 150-fs 800- and 400-nm Pulses

Tables Icon

Table 2 Measured and Calculated XPM n2 Values ×10-16 cm2/W

Metrics