Abstract

Phase-matched parametric four-wave mixing in higher-order guided modes of a photonic crystal fiber is shown to result in an efficient decay of 40-fs 800-nm Ti:sapphire laser pump pulses into an anti-Stokes signal with a central wavelength around 590–600 nm and a Stokes signal centered at 1.25 µm. The photonic crystal fiber is designed in such a way as to minimize the group-velocity dispersion at the pump wavelength, phase match the parametric four-wave-mixing process, and reduce the group delay between the pump and the anti-Stokes pulses. The duration of the anti-Stokes pulse under these conditions, as shown by cross-correlation frequency-resolved optical gating measurements, is less than 200 fs.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. J. C. Knight, T. A. Birks, P. St. J. Russell, and D. M. Atkin, Opt. Lett. 21, 1547 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. P. St. J. Russell, Science 299, 358 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. C. M. Bowden and A. M. Zheltikov, eds., Nonlinear Optics of Photonic Crystals, Feature issue, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2046 (2002).
    [CrossRef]
  4. J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
    [CrossRef]
  5. W. J. Wadsworth, A. Ortigosa-Blanch, J. C. Knight, T. A. Birks, T. P. M. Mann, and P. St. J. Russell, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2148 (2002).
    [CrossRef]
  6. A. M. Zheltikov, ed., Supercontinuum generation, Special issue, Appl. Phys. B 77, (2/3) (2003).
    [CrossRef]
  7. D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. R. Holzwarth, T. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. A. Baltuska, T. Fuji, and T. Kobayashi, Opt. Lett. 27, 1241 (2002).
    [CrossRef]
  10. I. Hartl, X. D. Li, C. Chudoba, R. K. Rhanta, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, J. K. Ranka, and R. S. Windeler, Opt. Lett. 26, 608 (2001).
    [CrossRef]
  11. A. Efimov, A. J. Taylor, F. G. Omenetto, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Opt. Express 11, 910 (2003), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]
  12. A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
    [CrossRef]
  13. D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).
  15. S. O. Konorov and A. M. Zheltikov, Opt. Express 11, 2440 (2003), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]
  16. S. Coen, A. H. L. Chau, R. Leonhardt, J. D. Harvey, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, J. Opt. Soc. Am. B 19, 753 (2002).
    [CrossRef]
  17. J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
    [CrossRef]
  18. A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
    [CrossRef]
  19. T. M. Monro, D. J. Richardson, N. G. R. Broderick, and P. J. Bennett, J. Lightwave Technol. 17, 1093 (1999).
    [CrossRef]
  20. T. M. Monro, D. J. Richardson, N. G. R. Broderick, and P. J. Bennett, J. Lightwave Technol. 18, 50 (2000).
    [CrossRef]
  21. M. J. Steel, T. P. White, C. M. de Sterke, R. C. McPhedran, and L. C. Botten, Opt. Lett. 26, 488 (2001).
    [CrossRef]
  22. A. W. Snyder and J. D. Love, Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, New York, 1983).
  23. J. M. Dudley, X. Gu, L. Xu, M. Kimmel, E. Zeek, P. O’Shea, R. Trebino, S. Coen, and R. S. Windeler, Opt. Express 10, 1215 (2002), http://www.opticsexpress.org .
    [CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

2003 (6)

2002 (7)

2001 (2)

2000 (4)

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

R. Holzwarth, T. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
[CrossRef]

T. M. Monro, D. J. Richardson, N. G. R. Broderick, and P. J. Bennett, J. Lightwave Technol. 18, 50 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

1996 (1)

Akimov, D. A.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Alfimov, M. V.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

Atkin, D. M.

Baltuska, A.

Beloglazov, V. I.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

Bennett, P. J.

Birks, T. A.

Botten, L. C.

Broderick, N. G. R.

Bugar, I.

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

Chau, A. H. L.

Chorvat, D.

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

Chudoba, C.

Coen, S.

Cundiff, S. T.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

de Sterke, C. M.

Diddams, S. A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Dudley, J. M.

Dukel’skii, K. V.

D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Efimov, A.

Fedotov, A. B.

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Fuji, T.

Fujimoto, J. G.

Griebner, U.

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

Gu, X.

Hall, J. L.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Hänsch, T. W.

R. Holzwarth, T. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Hartl, I.

Harvey, J. D.

Herrmann, J.

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

Holzwarth, R.

R. Holzwarth, T. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Husakou, A.

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

Ivanov, A. A.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

Jones, D. J.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Kiefer, W.

Kimmel, M.

Knight, J. C.

Ko, T. H.

Kobayashi, T.

Kondrat’ev, Yu. N.

D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Konorov, S. O.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

S. O. Konorov and A. M. Zheltikov, Opt. Express 11, 2440 (2003), http://www.opticsexpress.org .
[CrossRef] [PubMed]

Korn, G.

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

Leonhardt, R.

Li, X. D.

Love, J. D.

A. W. Snyder and J. D. Love, Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, New York, 1983).

Maksimenka, R.

Mann, T. P. M.

McPhedran, R. C.

Monro, T. M.

Nickel, D.

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

O’Shea, P.

Omenetto, F. G.

Ortigosa-Blanch, A.

Ranka, J. K.

Rhanta, R. K.

Richardson, D. J.

Russell, P. St. J.

Scalora, M.

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

Schmitt, M.

Serebryannikov, E. E.

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Shevandin, V. S.

D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Sidorov-Biryukov, D. A.

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

Skibina, N. B.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

Smirnov, V. B.

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Snyder, A. W.

A. W. Snyder and J. D. Love, Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, New York, 1983).

Steel, M. J.

Stentz, A. J.

Tarasevitch, A. P.

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Taylor, A. J.

Trebino, R.

Udem, T.

R. Holzwarth, T. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

von der Linde, D.

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Wadsworth, W. J.

White, T. P.

Windeler, R. S.

Xu, L.

Zeek, E.

Zhavoronkov, N.

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

Zheltikov, A. M.

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

S. O. Konorov and A. M. Zheltikov, Opt. Express 11, 2440 (2003), http://www.opticsexpress.org .
[CrossRef] [PubMed]

D. A. Akimov, E. E. Serebryannikov, A. M. Zheltikov, M. Schmitt, R. Maksimenka, W. Kiefer, K. V. Dukel’skii, V. S. Shevandin, and Yu. N. Kondrat’ev, Opt. Lett. 28, 1948 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Zhou, P.

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (2)

A. M. Zheltikov, ed., Supercontinuum generation, Special issue, Appl. Phys. B 77, (2/3) (2003).
[CrossRef]

A. B. Fedotov, I. Bugar, D. A. Sidorov-Biryukov, E. E. Serebryannikov, D. Chorvat, M. Scalora, D. Chorvat, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. B 77, 313 (2003).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (2)

J. Opt. Soc. Am. B (3)

J. Raman Spectrosc. (1)

A. B. Fedotov, P. Zhou, A. P. Tarasevitch, K. V. Dukel’skii, Yu. N. Kondrat’ev, V. S. Shevandin, V. B. Smirnov, D. von der Linde, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectrosc. 33, 888 (2002).
[CrossRef]

Laser Phys. (1)

S. O. Konorov, D. A. Akimov, A. A. Ivanov, M. V. Alfimov, V. I. Beloglazov, N. B. Skibina, and A. M. Zheltikov, Laser Phys. 14, 785 (2004).

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (6)

Phys. Rev. Lett. (2)

R. Holzwarth, T. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

J. Herrmann, U. Griebner, N. Zhavoronkov, A. Husakou, D. Nickel, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, P. St. J. Russell, and G. Korn, Phys. Rev. Lett. 88, 173901 (2002).
[CrossRef]

Science (2)

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

P. St. J. Russell, Science 299, 358 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

A. W. Snyder and J. D. Love, Optical Waveguide Theory (Chapman & Hall, New York, 1983).

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, Group index and b, GVD calculated as functions of the wavelength for the fundamental (1) and higher-order (24) guided modes of the PCF with a core diameter of 4.5 µm (shown in the inset in 1a). Intensity profiles for the PCF modes are shown in insets 14 in 1b.

Fig. 2
Fig. 2

Visible part of the spectrum measured at the output of the PCF with a length of 4.5 cm. The spectrum of the input pulse is presented by the dashed curve. The input pulse energy is 100 nJ. Inset 1 displays the mismatch of propagation constants δβ for HE21-type PCF modes (shown by inset 2 in Fig. 1b) involved in the FWM process 2ωp=ωs+ωa in a fused-silica PCF with a core diameter of 4.5 µm. The pump wavelength is (solid curve) 800 nm and (dashed curve) 795 nm. Inset 2 shows the infrared part of the spectrum measured at the output of the 4.5-cm PCF.

Fig. 3
Fig. 3

Intensity of the sum-frequency signal generated in a BBO crystal by a 40-fs pulse of 800-nm Ti:sapphire laser radiation and the AS pulse from the PCF as a function of the wavelength and delay time τ between the Ti:sapphire laser pulse and the AS signal. The inset shows the one-dimensional cut of the XFROG sonogram corresponding to the cross-correlation trace of the 590–600-nm AS signal.

Metrics