Abstract

Time-domain optical processing implemented through linear spectral filtering offers unique potential for future high-bandwidth communications systems. One key to realization of this potential is the development of robust, cost-effective, fully integrated filtering devices. A new spectral filtering device concept, derived from the unique properties of index holograms stamped or otherwise written in thin planar waveguide slabs, is described. The holograms that are described provide for high-resolution spectral filtering while at the same time mapping general input spatial waveforms to desired output waveforms

© 2001 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Commun. 148, 23 (1998).
    [CrossRef]
  2. A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
    [CrossRef]
  3. Y. L. Chang and M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 10, 1952 (1992).
    [CrossRef]
  4. D. D. Sampson, R. A. Griffin, and D. A. Jackson, J. Lightwave Technol. 12, 2001 (1994).
    [CrossRef]
  5. T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
    [CrossRef]
  6. W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
    [CrossRef]
  7. J. Capmany and G. Mallea, J. Lightwave Technol. 17, 570 (1999).
    [CrossRef]
  8. J. A. Salehi, A. M. Weiner, and J. P. Heritage, J. Lightwave Technol. 8, 478 (1990).
    [CrossRef]
  9. M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 11, 854 (1993).
    [CrossRef]
  10. Yu. T. Mazurenko, Sov. Technol. Phys. Lett. 10, 228 (1984).
  11. Yu. T. Mazurenko, Appl. Phys. B 50, 101 (1990).
    [CrossRef]
  12. Yu. T. Mazurenko, Opt. Eng. 31, 739 (1992).
    [CrossRef]
  13. T. W. Mossberg, Opt. Lett. 7, 77 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
    [CrossRef]
  15. W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Lett. 20, 910 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. K. D. Merkel and W. R. Babbitt, Opt. Lett. 21, 1102 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
    [CrossRef]
  18. L. R. Chen, P. W. E. Smith, and C. Martign de Sterke, Appl. Opt. 38, 4500 (1999).
    [CrossRef]
  19. A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
    [CrossRef]
  20. A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
    [CrossRef]
  21. H. Fathallah, L. A. Rusch, and S. LaRochelle, J. Lightwave Technol. 17, 397 (1999).
    [CrossRef]
  22. C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
    [CrossRef]
  23. K. Kato and Y. Tohmori, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 4 (2000).
    [CrossRef]
  24. T. Miya, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 38 (2000).
    [CrossRef]

2000 (2)

K. Kato and Y. Tohmori, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 4 (2000).
[CrossRef]

T. Miya, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 38 (2000).
[CrossRef]

1999 (5)

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

L. R. Chen, P. W. E. Smith, and C. Martign de Sterke, Appl. Opt. 38, 4500 (1999).
[CrossRef]

H. Fathallah, L. A. Rusch, and S. LaRochelle, J. Lightwave Technol. 17, 397 (1999).
[CrossRef]

J. Capmany and G. Mallea, J. Lightwave Technol. 17, 570 (1999).
[CrossRef]

1998 (3)

L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
[CrossRef]

W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Commun. 148, 23 (1998).
[CrossRef]

W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
[CrossRef]

1997 (1)

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

1995 (1)

1994 (1)

D. D. Sampson, R. A. Griffin, and D. A. Jackson, J. Lightwave Technol. 12, 2001 (1994).
[CrossRef]

1993 (1)

M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 11, 854 (1993).
[CrossRef]

1992 (3)

A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
[CrossRef]

Y. L. Chang and M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 10, 1952 (1992).
[CrossRef]

Yu. T. Mazurenko, Opt. Eng. 31, 739 (1992).
[CrossRef]

1990 (3)

Yu. T. Mazurenko, Appl. Phys. B 50, 101 (1990).
[CrossRef]

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

J. A. Salehi, A. M. Weiner, and J. P. Heritage, J. Lightwave Technol. 8, 478 (1990).
[CrossRef]

1984 (2)

Yu. T. Mazurenko, Sov. Technol. Phys. Lett. 10, 228 (1984).

Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
[CrossRef]

1982 (1)

Andonovic, I.

W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
[CrossRef]

Babbitt, W. R.

W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Commun. 148, 23 (1998).
[CrossRef]

K. D. Merkel and W. R. Babbitt, Opt. Lett. 21, 1102 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Lett. 20, 910 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
[CrossRef]

Bai, Y. S.

Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
[CrossRef]

Benjamin, S. D.

L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
[CrossRef]

Capmany, J.

Carlson, N. W.

Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
[CrossRef]

Chang, Y. L.

Y. L. Chang and M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 10, 1952 (1992).
[CrossRef]

Chen, L. R.

L. R. Chen, P. W. E. Smith, and C. Martign de Sterke, Appl. Opt. 38, 4500 (1999).
[CrossRef]

L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
[CrossRef]

Cornwell, W. D.

W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
[CrossRef]

Fathallah, H.

Griffin, R. A.

D. D. Sampson, R. A. Griffin, and D. A. Jackson, J. Lightwave Technol. 12, 2001 (1994).
[CrossRef]

Grunnet-Jepsen, A.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

Henry, C. H.

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Heritage, J. P.

J. A. Salehi, A. M. Weiner, and J. P. Heritage, J. Lightwave Technol. 8, 478 (1990).
[CrossRef]

Inoue, Y.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

Ishii, M.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

Jackson, D. A.

D. D. Sampson, R. A. Griffin, and D. A. Jackson, J. Lightwave Technol. 12, 2001 (1994).
[CrossRef]

Johnson, A. E.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

Kato, K.

K. Kato and Y. Tohmori, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 4 (2000).
[CrossRef]

Kazarinov, R. F.

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Kistler, R. C.

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Kitayama, K.-I.

W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
[CrossRef]

Kurokawa, T.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

LaRochelle, S.

Leaird, D. E.

A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
[CrossRef]

Mallea, G.

Maniloff, E. S.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

Marhic, M. E.

M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 11, 854 (1993).
[CrossRef]

Y. L. Chang and M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 10, 1952 (1992).
[CrossRef]

Martign de Sterke, C.

Mazurenko, Yu. T.

Yu. T. Mazurenko, Opt. Eng. 31, 739 (1992).
[CrossRef]

Yu. T. Mazurenko, Appl. Phys. B 50, 101 (1990).
[CrossRef]

Yu. T. Mazurenko, Sov. Technol. Phys. Lett. 10, 228 (1984).

Merkel, K. D.

Miya, T.

T. Miya, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 38 (2000).
[CrossRef]

Mossberg, T. W.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Commun. 148, 23 (1998).
[CrossRef]

W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Lett. 20, 910 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
[CrossRef]

T. W. Mossberg, Opt. Lett. 7, 77 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Munroe, J. J.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

Munroe, M. J.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

Naganuma, K.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

Okamoto, K.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

Orlowsky, K. J.

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Paek, E. G.

A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
[CrossRef]

Pol, V.

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Reitze, D. H.

A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
[CrossRef]

Rusch, L. A.

Salehi, J. A.

J. A. Salehi, A. M. Weiner, and J. P. Heritage, J. Lightwave Technol. 8, 478 (1990).
[CrossRef]

Sampson, D. D.

D. D. Sampson, R. A. Griffin, and D. A. Jackson, J. Lightwave Technol. 12, 2001 (1994).
[CrossRef]

Shani, Y.

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Sipe, J. E.

L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
[CrossRef]

Smith, P. W. E.

L. R. Chen, P. W. E. Smith, and C. Martign de Sterke, Appl. Opt. 38, 4500 (1999).
[CrossRef]

L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
[CrossRef]

Sweetser, J. N.

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

Takenouchi, H.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

Tohmori, Y.

K. Kato and Y. Tohmori, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 4 (2000).
[CrossRef]

Tsuda, H.

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

Wada, N.

W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
[CrossRef]

Weiner, A. M.

A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
[CrossRef]

J. A. Salehi, A. M. Weiner, and J. P. Heritage, J. Lightwave Technol. 8, 478 (1990).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. B (1)

Yu. T. Mazurenko, Appl. Phys. B 50, 101 (1990).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

Y. S. Bai, W. R. Babbitt, N. W. Carlson, and T. W. Mossberg, Appl. Phys. Lett. 45, 714 (1984).
[CrossRef]

Electron. Lett. (3)

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, M. J. Munroe, and J. N. Sweetser, Electron. Lett. 35, 1096 (1999).
[CrossRef]

T. Kurokawa, H. Tsuda, K. Okamoto, K. Naganuma, H. Takenouchi, Y. Inoue, and M. Ishii, Electron. Lett. 33, 1890 (1997).
[CrossRef]

W. D. Cornwell, N. Wada, K.-I. Kitayama, and I. Andonovic, Electron. Lett. 34, 204 (1998).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (2)

A. M. Weiner, D. E. Leaird, D. H. Reitze, and E. G. Paek, IEEE J. Quantum Electron. 28, 2251 (1992).
[CrossRef]

L. R. Chen, S. D. Benjamin, P. W. E. Smith, and J. E. Sipe, IEEE J. Quantum Electron. 34, 2117 (1998).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (2)

K. Kato and Y. Tohmori, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 4 (2000).
[CrossRef]

T. Miya, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 38 (2000).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

A. Grunnet-Jepsen, A. E. Johnson, E. S. Maniloff, T. W. Mossberg, J. J. Munroe, and J. N. Sweetser, IEEE Photon. Technol. Lett. 11, 1283 (1999).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (7)

C. H. Henry, R. F. Kazarinov, Y. Shani, R. C. Kistler, V. Pol, and K. J. Orlowsky, J. Lightwave Technol. 8, 748 (1990).
[CrossRef]

Y. L. Chang and M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 10, 1952 (1992).
[CrossRef]

D. D. Sampson, R. A. Griffin, and D. A. Jackson, J. Lightwave Technol. 12, 2001 (1994).
[CrossRef]

J. A. Salehi, A. M. Weiner, and J. P. Heritage, J. Lightwave Technol. 8, 478 (1990).
[CrossRef]

M. E. Marhic, J. Lightwave Technol. 11, 854 (1993).
[CrossRef]

H. Fathallah, L. A. Rusch, and S. LaRochelle, J. Lightwave Technol. 17, 397 (1999).
[CrossRef]

J. Capmany and G. Mallea, J. Lightwave Technol. 17, 570 (1999).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

W. R. Babbitt and T. W. Mossberg, Opt. Commun. 148, 23 (1998).
[CrossRef]

Opt. Eng. (1)

Yu. T. Mazurenko, Opt. Eng. 31, 739 (1992).
[CrossRef]

Opt. Lett. (3)

Sov. Technol. Phys. Lett. (1)

Yu. T. Mazurenko, Sov. Technol. Phys. Lett. 10, 228 (1984).

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 (1)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Schematic of planar HOP device. The arcs denote constant-index contours centered at C. Each arc, e.g., S1 and S2, images the input port to the output port. A representative spatial index variation εr is shown. The actual spacing between successive contours is a multiple of λ/2n0. (b) Optical path taken by a representative ray from input to output ports. The optical path length, s, is a function of r, the radial distance into the hologram. (c) Impulse response from the planar HOP, assuming the form of εr shown in (a), except that the optical carrier is suppressed.

Equations (9)

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

Eoutυ=TυEinυ.
nr=n0+εr,
sr=r1+ΔL2/8r2,
Eoutt=αcE0εct2n0-ηt,
Tν=αc2π-εct2n0-ηt×exp2πiυtdt.
εt=Atft+pt,
εt=Atm=1fmcosmωgt+pt+φm,
Tmν=αcfm22π-At×(exp-imωgt+pt-iφm+c.c.)exp2πiνtdt.
ν=mτgmc2n0Λ,

Metrics