Abstract

Broadband saturable Bragg reflectors (SBRs) are designed and fabricated by monolithic integration of semiconductor saturable absorbers with broadband Bragg mirrors. The wet oxidation of AlAs creates low-index AlxOy layers for broadband, high-index-contrast AlGaAs/AlxOy or InGaAlP/AlxOy mirrors. SBR mirror designs indicate greater than 99% reflectivity over bandwidths of 294, 466, and 563 nm for center wavelengths of 800, 1300, and 1550 nm, respectively. Highly strained and unstrained absorbers are stably integrated with the oxidized mirrors. Large-scale lateral oxidation techniques permit the fabrication of SBRs with diameters of 500 µm. Large-area, broadband SBRs are used to self-start and mode lock a variety of laser systems at wavelengths from 800 to 1550 nm.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Fluck, I. D. Jung, G. Zhang, F. X. Kärtner, and U. Keller, Opt. Lett. 21, 743 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. U. Keller, D. A. B. Miller, G. D. Boyd, T. H. Chiu, J. F. Ferguson, and M. T. Asom, Opt. Lett. 17, 505 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
    [CrossRef]
  4. S. Tsuda, W. H. Knox, E. A. deSouza, W. Y. Jan, and J. E. Cunningham, Opt. Lett. 20, 1406 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
    [CrossRef]
  6. S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
    [CrossRef]
  7. S. Schön, M. Haiml, L. Gallmann, and U. Keller, Opt. Lett. 27, 1845 (2002).
    [CrossRef]
  8. D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
    [CrossRef]
  9. Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
    [CrossRef]
  10. S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
    [CrossRef]
  11. D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
    [CrossRef]
  12. E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
    [CrossRef]
  13. T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

2004 (1)

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

2002 (3)

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
[CrossRef]

S. Schön, M. Haiml, L. Gallmann, and U. Keller, Opt. Lett. 27, 1845 (2002).
[CrossRef]

2000 (1)

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

1999 (2)

D. H. Sutter, G. Steinmeyer, L. Gallmann, N. Matuschek, F. Morier-Genoud, U. Keller, V. Scheuer, G. Angelow, and T. Tschudi, Opt. Lett. 24, 631 (1999).
[CrossRef]

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

1998 (2)

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
[CrossRef]

1996 (1)

1995 (1)

1992 (1)

Angelow, G.

Asom, M. T.

Boyd, G. D.

Chang, Y.

Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
[CrossRef]

Chiu, T. H.

Cunningham, J. E.

deSouza, E. A.

Erchak, A. A.

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

Ferguson, J. F.

Fluck, R.

Fujimoto, J. G.

Gallmann, L.

Gopinath, J. T.

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Haiml, M.

Hopkins, J. M.

S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
[CrossRef]

Huang, K. F.

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

Huang, T. C.

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Jan, W. Y.

Joschko, M.

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

Jung, I. D.

Kärtner, F. X.

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

R. Fluck, I. D. Jung, G. Zhang, F. X. Kärtner, and U. Keller, Opt. Lett. 21, 743 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Keller, U.

Kim, J.

Knox, W. H.

S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
[CrossRef]

S. Tsuda, W. H. Knox, E. A. deSouza, W. Y. Jan, and J. E. Cunningham, Opt. Lett. 20, 1406 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Kobayashi, K.

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

Kolodziejski, L. A.

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Koontz, E. M.

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

Kuzucu, O.

Langlois, P.

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

Leonelli, R.

Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
[CrossRef]

Maciejko, R.

Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
[CrossRef]

Matuschek, N.

Miller, A.

S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
[CrossRef]

Miller, D. A. B.

Morier-Genoud, F.

Nakagawa, T.

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

Pan, C.

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

Petrich, G. S.

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Ripin, D. J.

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

Scheuer, V.

Schibli, T. R.

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

Schön, S.

Shen, H. M.

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

Shieh, J.

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

Sickler, J. W.

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Sotobayashi, H.

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Steinmeyer, G.

Sugaya, T.

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

Sutter, D. H.

Tandon, S. N.

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

T. R. Schibli, J. Kim, O. Kuzucu, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, and F. X. Kärtner, Opt. Lett. 28, 947 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

Thoen, E. R.

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

Thorpe, A. S.

Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
[CrossRef]

Torizuka, K.

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

Tschudi, T.

Tsuda, S.

Wang, C.

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

White, S. J.

S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
[CrossRef]

Zhang, G.

Zhang, Z.

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

Appl. Phys. B (1)

Z. Zhang, T. Nakagawa, K. Torizuka, T. Sugaya, and K. Kobayashi, Appl. Phys. B 70, S59 (2000).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

Y. Chang, R. Maciejko, R. Leonelli, and A. S. Thorpe, Appl. Phys. Lett. 73, 2098 (1998).
[CrossRef]

E. R. Thoen, E. M. Koontz, M. Joschko, P. Langlois, T. R. Schibli, F. X. Kärtner, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, Appl. Phys. Lett. 74, 3927 (1999).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

S. J. White, J. M. Hopkins, W. H. Knox, and A. Miller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 246 (2002).
[CrossRef]

J. Electron. Mater. (1)

S. N. Tandon, J. T. Gopinath, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, and E. P. Ippen, J. Electron. Mater. 33, 774 (2004).
[CrossRef]

Opt. Commun. (2)

D. J. Ripin, J. T. Gopinath, H. M. Shen, A. A. Erchak, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Commun. 214, 285 (2002).
[CrossRef]

J. Shieh, T. C. Huang, K. F. Huang, C. Wang, and C. Pan, Opt. Commun. 156, 53 (1998).
[CrossRef]

Opt. Lett. (6)

Other (1)

J. W. Sickler, J. T. Gopinath, S. N. Tandon, H. Sotobayashi, G. S. Petrich, E. P. Ippen, and L. A. Kolodziejski, in Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), Postconference Digest, Vol. 96 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2004), paper CThK6.

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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of a saturable Bragg reflector highlighting elements of device design.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Differential interference contrast image of a fully oxidized Cr:forsterite SBR. (b) SEM image of the SBR cross section shown in Fig. 2(a). (c) Differential interference contrast image of a fully oxidized Ti:sapphire SBR. (d) SEM image of the SBR cross section shown in Fig. 2(c).

Fig. 3
Fig. 3

Reflectivity measurements of SBRs fabricated for three different laser systems: Ti:sapphire, Cr:forsterite, and Er:Bi2O3 fiber.

Fig. 4
Fig. 4

SBR mode-locked spectra of (a) Ti:sapphire, (b) Cr:forsterite, (c) Cr:YAG, and (d) Er:Bi2O3 lasers with respective SBR reflectivities. In (a) reflectivities of two SBRs from the same wafer are shown. One measurement (dotted curve) was limited in range by the spectrometer used.

Metrics