Abstract

The nonlinear optical generation and detection of subpicosecond electrical pulses on coplanar transmission lines is demonstrated. The electrical pulses are generated by optical rectification of ultrashort optical pulses and detected by electro-optic sampling. Both processes are the result of a second-order nonlinear optical response that occurs in the same poled polymer medium. A bipolar temporal waveform with a FWHM duration of 180  fs for the positive lobe that was measured after a propagation distance of 125 μm was observed. Pulse broadening was minimized by careful attention to the device structure.

© 2001 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. H. Auston, in Ultrashort Laser Pulses: Generation and Applications, W. Kaiser, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1993), p. 183, and references therein.
  2. D. W. van der Weide, Appl. Phys. Lett. 65, 881 (1994).
    [CrossRef]
  3. W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
    [CrossRef]
  4. U. D. Keil and D. R. Dykaar, Appl. Phys. Lett. 61, 1504 (1992).
    [CrossRef]
  5. M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
    [CrossRef]
  6. A. Nahata and T. F. Heinz, Opt. Lett. 23, 867 (1998).
    [CrossRef]
  7. J. A. Valdmanis, G. A. Mourou, and C. W. Gabel, Appl. Phys. Lett. 41, 211 (1982).
    [CrossRef]
  8. D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, and M. Anzlowar, Appl. Phys. Lett. 57, 1123 (1990).
    [CrossRef]
  10. M. Y. Frankel, R. H. Voelker, and J. N. Hilfiker, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 396 (1994).
    [CrossRef]
  11. H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
    [CrossRef]
  12. R. W. McGowan, D. Grischkowsky, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 71, 2842 (1997).
    [CrossRef]
  13. C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).
  14. K. D. Singer, J. E. Sohn, and S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
    [CrossRef]
  15. A. Nahata, C. Wu, and J. T. Yardley, J. Opt. Soc. Am. B 10, 1553 (1993).
    [CrossRef]
  16. Q. Zhang, M. Canva, and G. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 73, 912 (1998).
    [CrossRef]
  17. U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
    [CrossRef]
  18. A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
    [CrossRef]

1998 (2)

Q. Zhang, M. Canva, and G. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 73, 912 (1998).
[CrossRef]

A. Nahata and T. F. Heinz, Opt. Lett. 23, 867 (1998).
[CrossRef]

1997 (1)

R. W. McGowan, D. Grischkowsky, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 71, 2842 (1997).
[CrossRef]

1995 (1)

A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
[CrossRef]

1994 (4)

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

D. W. van der Weide, Appl. Phys. Lett. 65, 881 (1994).
[CrossRef]

M. Y. Frankel, R. H. Voelker, and J. N. Hilfiker, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 396 (1994).
[CrossRef]

H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
[CrossRef]

1993 (1)

1992 (1)

U. D. Keil and D. R. Dykaar, Appl. Phys. Lett. 61, 1504 (1992).
[CrossRef]

1990 (1)

D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, and M. Anzlowar, Appl. Phys. Lett. 57, 1123 (1990).
[CrossRef]

1989 (1)

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

1987 (1)

D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

1986 (1)

K. D. Singer, J. E. Sohn, and S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

1982 (1)

J. A. Valdmanis, G. A. Mourou, and C. W. Gabel, Appl. Phys. Lett. 41, 211 (1982).
[CrossRef]

1974 (1)

U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
[CrossRef]

1962 (1)

M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
[CrossRef]

Anzlowar, M.

D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, and M. Anzlowar, Appl. Phys. Lett. 57, 1123 (1990).
[CrossRef]

Auston, D. H.

A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
[CrossRef]

D. H. Auston, in Ultrashort Laser Pulses: Generation and Applications, W. Kaiser, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1993), p. 183, and references therein.

Bass, M.

M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
[CrossRef]

Beeson, K. W.

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

Canva, M.

Q. Zhang, M. Canva, and G. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 73, 912 (1998).
[CrossRef]

Chemla, D. S.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Chen, J. C.

D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Cheng, H.-J.

H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
[CrossRef]

Chi, C.-C.

D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Duling, I. N.

D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Dykaar, D. R.

U. D. Keil and D. R. Dykaar, Appl. Phys. Lett. 61, 1504 (1992).
[CrossRef]

D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, and M. Anzlowar, Appl. Phys. Lett. 57, 1123 (1990).
[CrossRef]

English, J.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Ferm, P.

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

Frankel, M. Y.

M. Y. Frankel, R. H. Voelker, and J. N. Hilfiker, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 396 (1994).
[CrossRef]

Franken, P. A.

M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
[CrossRef]

Gabel, C. W.

J. A. Valdmanis, G. A. Mourou, and C. W. Gabel, Appl. Phys. Lett. 41, 211 (1982).
[CrossRef]

Goossen, K. W.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Gossard, A. C.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Grischkowsky, D.

R. W. McGowan, D. Grischkowsky, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 71, 2842 (1997).
[CrossRef]

D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Heinz, T. F.

Hendrikson, J. R.

U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
[CrossRef]

Henry, J. E.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Hilfiker, J. N.

M. Y. Frankel, R. H. Voelker, and J. N. Hilfiker, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 396 (1994).
[CrossRef]

Katehi, L. P. B.

H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
[CrossRef]

Keil, U. D.

U. D. Keil and D. R. Dykaar, Appl. Phys. Lett. 61, 1504 (1992).
[CrossRef]

Knapp, C.

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

Knox, W. H.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Lalama, S. J.

K. D. Singer, J. E. Sohn, and S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

Levi, A. F. J.

D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, and M. Anzlowar, Appl. Phys. Lett. 57, 1123 (1990).
[CrossRef]

Li, K. D.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

McFarland, M. J.

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

McGowan, R. W.

R. W. McGowan, D. Grischkowsky, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 71, 2842 (1997).
[CrossRef]

Miller, D. A. B.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Misewich, J. A.

R. W. McGowan, D. Grischkowsky, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 71, 2842 (1997).
[CrossRef]

Mourou, G. A.

J. A. Valdmanis, G. A. Mourou, and C. W. Gabel, Appl. Phys. Lett. 41, 211 (1982).
[CrossRef]

Nahata, A.

A. Nahata and T. F. Heinz, Opt. Lett. 23, 867 (1998).
[CrossRef]

A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
[CrossRef]

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

A. Nahata, C. Wu, and J. T. Yardley, J. Opt. Soc. Am. B 10, 1553 (1993).
[CrossRef]

Schmitt-Rink, S.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Shan, J.

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

Singer, K. D.

K. D. Singer, J. E. Sohn, and S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

Sohn, J. E.

K. D. Singer, J. E. Sohn, and S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

Stegeman, G.

Q. Zhang, M. Canva, and G. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 73, 912 (1998).
[CrossRef]

Strom, U.

U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
[CrossRef]

Taylor, P. C.

U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
[CrossRef]

Tell, B.

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

Valdmanis, J. A.

J. A. Valdmanis, G. A. Mourou, and C. W. Gabel, Appl. Phys. Lett. 41, 211 (1982).
[CrossRef]

van der Weide, D. W.

D. W. van der Weide, Appl. Phys. Lett. 65, 881 (1994).
[CrossRef]

Voelker, R. H.

M. Y. Frankel, R. H. Voelker, and J. N. Hilfiker, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 396 (1994).
[CrossRef]

Wagner, R. J.

U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
[CrossRef]

Ward, J. F.

M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
[CrossRef]

Weinreich, G.

M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
[CrossRef]

Weller, T. M.

H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
[CrossRef]

Whitaker, J. F.

H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
[CrossRef]

Wu, C.

A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
[CrossRef]

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

A. Nahata, C. Wu, and J. T. Yardley, J. Opt. Soc. Am. B 10, 1553 (1993).
[CrossRef]

Yardley, J. T.

A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
[CrossRef]

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

A. Nahata, C. Wu, and J. T. Yardley, J. Opt. Soc. Am. B 10, 1553 (1993).
[CrossRef]

Zhang, Q.

Q. Zhang, M. Canva, and G. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 73, 912 (1998).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (8)

J. A. Valdmanis, G. A. Mourou, and C. W. Gabel, Appl. Phys. Lett. 41, 211 (1982).
[CrossRef]

D. R. Dykaar, A. F. J. Levi, and M. Anzlowar, Appl. Phys. Lett. 57, 1123 (1990).
[CrossRef]

R. W. McGowan, D. Grischkowsky, and J. A. Misewich, Appl. Phys. Lett. 71, 2842 (1997).
[CrossRef]

K. D. Singer, J. E. Sohn, and S. J. Lalama, Appl. Phys. Lett. 49, 248 (1986).
[CrossRef]

D. W. van der Weide, Appl. Phys. Lett. 65, 881 (1994).
[CrossRef]

U. D. Keil and D. R. Dykaar, Appl. Phys. Lett. 61, 1504 (1992).
[CrossRef]

Q. Zhang, M. Canva, and G. Stegeman, Appl. Phys. Lett. 73, 912 (1998).
[CrossRef]

A. Nahata, D. H. Auston, C. Wu, and J. T. Yardley, Appl. Phys. Lett. 67, 1358 (1995).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

W. H. Knox, J. E. Henry, K. W. Goossen, K. D. Li, B. Tell, D. A. B. Miller, D. S. Chemla, A. C. Gossard, J. English, and S. Schmitt-Rink, IEEE J. Quantum Electron. 25, 2586 (1989).
[CrossRef]

IEEE Trans. Microwave Theory Tech. (2)

M. Y. Frankel, R. H. Voelker, and J. N. Hilfiker, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 396 (1994).
[CrossRef]

H.-J. Cheng, J. F. Whitaker, T. M. Weller, and L. P. B. Katehi, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 42, 2399 (1994).
[CrossRef]

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

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (2)

M. Bass, P. A. Franken, J. F. Ward, and G. Weinreich, Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962).
[CrossRef]

D. Grischkowsky, I. N. Duling, J. C. Chen, and C.-C. Chi, Phys. Rev. Lett. 59, 1663 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. 1993 MRS Bull. (1)

C. Wu, K. W. Beeson, P. Ferm, C. Knapp, M. J. McFarland, A. Nahata, J. Shan, and J. T. Yardley, Proc. 1993 MRS Bull. 328, 477 (1994).

Solid State Commun. (1)

U. Strom, J. R. Hendrikson, R. J. Wagner, and P. C. Taylor, Solid State Commun. 15, 1871 (1974).
[CrossRef]

Other (1)

D. H. Auston, in Ultrashort Laser Pulses: Generation and Applications, W. Kaiser, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1993), p. 183, and references therein.

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

(a) Cross-sectional diagram of the multilayer polymer-based device and (b) schematic of the coplanar strip-line device. Points A–D represent the different positions of the pump beam used in the experiment, and point E represents the detection point.

Fig. 2
Fig. 2

Temporal waveform observed with the excitation beam at (a) point A (125 μm from the detection point), (b) point B (375 μm from the detection point), (c) point  C (625 μm from the detection point), and (d) point D (25 μm outside of the transmission line structure). The waveforms are offset from the origin for clarity. Additionally, the relative time delay between the waveforms is arbitrary.

Fig. 3
Fig. 3

Extracted field absorption coefficients (filled circles) overlaid with a fit to the data (solid curve). The field absorption data are obtained by Fourier transform of the temporal data.

Metrics