Abstract

An expression is derived for the intensity-dependent index of refraction of a rare-earth-doped fiber laser by use of a Kramers–Kronig relation and simple rate equations. The solution is applied to examine the properties of the nonlinear index of an ytterbium-doped silicate fiber laser at 975-nm pump and 1080-nm laser wavelengths.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. J. F. Digonnet, ed., Rare Earth Doped Fiber Lasers (Marcel Dekker, New York, 1993).
  2. C. H. Henry, R. A. Logan, and K. A. Bertness, J. Appl. Phys. 52, 4457 (1981).
    [CrossRef]
  3. E. J. Bochove, P. K. Cheo, and G. G. King, Opt. Lett. 28, 1200 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. P. K. Cheo, A. Liu, and G. G. King, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 439 (2001).
    [CrossRef]
  5. H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
    [CrossRef]
  6. E. Bochove, Proc. SPIE 5333, 62 (2004).
    [CrossRef]
  7. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, Boston, Mass., 1989).
  8. L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, England, 1960).
  9. R. Oron and A. A. Hardy, J. Opt. Soc. Am. B 16, 695 (1999).
    [CrossRef]
  10. M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. For a review, see M. Sheik-Bahae, in Encyclopedia of Modern Optics, R. D. Guenther, ed. (Elsevier, New York, to be published).
  12. F. Patel, “Solid-state rare-earth doped media for applications in waveguide lasers,” Ph.D. dissertation (University of California Davis, Davis, Calif., 2000).
  13. M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
    [CrossRef]

2004 (2)

E. Bochove, Proc. SPIE 5333, 62 (2004).
[CrossRef]

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

2001 (1)

P. K. Cheo, A. Liu, and G. G. King, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 439 (2001).
[CrossRef]

1999 (1)

1995 (1)

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

1990 (1)

M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

1981 (1)

C. H. Henry, R. A. Logan, and K. A. Bertness, J. Appl. Phys. 52, 4457 (1981).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, Boston, Mass., 1989).

Barber, P. R.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Bertness, K. A.

C. H. Henry, R. A. Logan, and K. A. Bertness, J. Appl. Phys. 52, 4457 (1981).
[CrossRef]

Bochove, E.

E. Bochove, Proc. SPIE 5333, 62 (2004).
[CrossRef]

Bochove, E. J.

Bruesselbach, H.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Carman, R. J.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Cheo, P. K.

E. J. Bochove, P. K. Cheo, and G. G. King, Opt. Lett. 28, 1200 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

P. K. Cheo, A. Liu, and G. G. King, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 439 (2001).
[CrossRef]

Dawes, J. M.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Dunning, G. J.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Hagan, D. J.

M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Hammon, D. L.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Hanna, D. C.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Hardy, A. A.

Henry, C. H.

C. H. Henry, R. A. Logan, and K. A. Bertness, J. Appl. Phys. 52, 4457 (1981).
[CrossRef]

Jones, D. C.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

King, G. G.

E. J. Bochove, P. K. Cheo, and G. G. King, Opt. Lett. 28, 1200 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

P. K. Cheo, A. Liu, and G. G. King, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 439 (2001).
[CrossRef]

Landau, L. D.

L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, England, 1960).

Lifshitz, E. M.

L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, England, 1960).

Liu, A.

P. K. Cheo, A. Liu, and G. G. King, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 439 (2001).
[CrossRef]

Logan, R. A.

C. H. Henry, R. A. Logan, and K. A. Bertness, J. Appl. Phys. 52, 4457 (1981).
[CrossRef]

Mackechnie, C. J.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Mangir, M. S.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Minden, M. L.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Oron, R.

Pask, H. M.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Patel, F.

F. Patel, “Solid-state rare-earth doped media for applications in waveguide lasers,” Ph.D. dissertation (University of California Davis, Davis, Calif., 2000).

Rogers, J. L.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Sheik-Bahae, M.

M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

For a review, see M. Sheik-Bahae, in Encyclopedia of Modern Optics, R. D. Guenther, ed. (Elsevier, New York, to be published).

Solis, A. J.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

Tropper, A. C.

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

Van Stryland, E. W.

M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Vaughan, L.

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. (1)

H. M. Pask, R. J. Carman, D. C. Hanna, A. C. Tropper, C. J. Mackechnie, P. R. Barber, and J. M. Dawes, IEEE J. Select. Top. Quantum Electron. 1, 2 (1995).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

P. K. Cheo, A. Liu, and G. G. King, IEEE Photon. Technol. Lett. 13, 439 (2001).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

C. H. Henry, R. A. Logan, and K. A. Bertness, J. Appl. Phys. 52, 4457 (1981).
[CrossRef]

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

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (1)

M. Sheik-Bahae, D. J. Hagan, and E. W. Van Stryland, Phys. Rev. Lett. 65, 96 (1990).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. SPIE (2)

M. L. Minden, H. Bruesselbach, J. L. Rogers, M. S. Mangir, D. C. Jones, G. J. Dunning, D. L. Hammon, A. J. Solis, and L. Vaughan, Proc. SPIE 5335, 89 (2004).
[CrossRef]

E. Bochove, Proc. SPIE 5333, 62 (2004).
[CrossRef]

Other (5)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, Boston, Mass., 1989).

L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, England, 1960).

M. J. F. Digonnet, ed., Rare Earth Doped Fiber Lasers (Marcel Dekker, New York, 1993).

For a review, see M. Sheik-Bahae, in Encyclopedia of Modern Optics, R. D. Guenther, ed. (Elsevier, New York, to be published).

F. Patel, “Solid-state rare-earth doped media for applications in waveguide lasers,” Ph.D. dissertation (University of California Davis, Davis, Calif., 2000).

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

Plot of BIsΔn/Is at wavelengths λp=915 nm and λs=1080 nm as a function of the differential gain for signal intensity values Is=0.5,1,1.5,,5 GW/m2.

Equations (10)

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

Δnωp,ωs;ω=2πP0ωΔnωp,ωs;ωω2-ω2dω,
Δκωp;ωs=Δκωp,ωs;ωs,
Δnωp;ωs=-cπP0gωp,ωs;ωω2-ωs2dω,
gx,ω=N2xσeω-N1xσaω,
R12=N1j=p,sj-1σaωjIj,R21=-τ-1N2-N20+N2j=p,sj-1σeωjIj,
gωp,ωs;ω=NσaωIp/ITωp,ω+Is/ITωs,ω-11+Ip/Isatp+Is/Isats,
Δn-Δn0=-Da+De1+r1+g/g0,
Da/e=1πP0cNσa/eωω2-ωs2dω.
B=ggm-gDsDsIsats-DpIsatpIsgm2Δn0-DpIT-DsIs,
Bmax=DpIsatp-DsIsats/4.

Metrics