Abstract

We show that discrete dissipative optical lattice solitons are possible in waveguide array configurations that involve periodically patterned semiconductor optical amplifiers and saturable absorbers. The characteristics of these low-power soliton states are investigated, and their propagation constant eigenvalues are mapped on Floquet–Bloch band diagrams. The prospect of observing such low-power dissipative lattice solitons is discussed in detail.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. N. Christodoulides and R. I. Joseph, Opt. Lett. 13, 794 (1988).
    [Crossref] [PubMed]
  2. H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
    [Crossref]
  3. R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.
  4. J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
    [Crossref]
  5. V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
    [Crossref]
  6. S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
    [Crossref] [PubMed]
  7. E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, D. Michaelis, C. H. Lange, and F. Lederer, Phys. Rev. Lett. 90, 253903 (2003).
    [Crossref]
  8. D. N. Christodoulides, F. Lederer, and Y. Silberberg, Nature 424, 817 (2003).
    [Crossref] [PubMed]
  9. N. K. Efremidis and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. E 67, 026606 (2003).
    [Crossref]
  10. K. Maruno, A. Ankiewicz, and N. Akhmediev, Opt. Commun. 221, 199 (2003).
    [Crossref]
  11. K. Staliunas, Phys. Rev. Lett. 91, 053901 (2003).
    [Crossref]
  12. E. J. Bochove, P. K. Cheo, and G. G. King, Opt. Lett. 28, 1200 (2003).
    [Crossref] [PubMed]
  13. E. A. Ultanir, D. Michaelis, F. Lederer, and G. I. Stegeman, Opt. Lett. 28, 251 (2003).
    [Crossref] [PubMed]
  14. D. Botez, Diode Laser Arrays (Cambridge U. Press, Cambridge, England, 1994).
    [Crossref]
  15. D. J. Bossert and D. Gallant, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 322 (1996).
    [Crossref]
  16. P. Yeh, A. Yariv, and C. S. Hong, J. Opt. Soc. Am. 67, 423 (1977).
  17. P. St. J. Russell, Appl. Phys. B 39, 231 (1986).
    [Crossref]
  18. D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
    [Crossref]
  19. E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, C. H. Lange, and F. Lederer, Opt. Lett. 29, 283 (2004).
    [Crossref] [PubMed]

2004 (1)

2003 (9)

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, D. Michaelis, C. H. Lange, and F. Lederer, Phys. Rev. Lett. 90, 253903 (2003).
[Crossref]

D. N. Christodoulides, F. Lederer, and Y. Silberberg, Nature 424, 817 (2003).
[Crossref] [PubMed]

N. K. Efremidis and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. E 67, 026606 (2003).
[Crossref]

K. Maruno, A. Ankiewicz, and N. Akhmediev, Opt. Commun. 221, 199 (2003).
[Crossref]

K. Staliunas, Phys. Rev. Lett. 91, 053901 (2003).
[Crossref]

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

E. A. Ultanir, D. Michaelis, F. Lederer, and G. I. Stegeman, Opt. Lett. 28, 251 (2003).
[Crossref] [PubMed]

2002 (1)

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

2000 (1)

V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
[Crossref]

1998 (1)

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

1996 (1)

D. J. Bossert and D. Gallant, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 322 (1996).
[Crossref]

1988 (1)

1986 (1)

P. St. J. Russell, Appl. Phys. B 39, 231 (1986).
[Crossref]

1977 (1)

Aitchison, J. S.

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

Akhmediev, N.

K. Maruno, A. Ankiewicz, and N. Akhmediev, Opt. Commun. 221, 199 (2003).
[Crossref]

Ankiewicz, A.

K. Maruno, A. Ankiewicz, and N. Akhmediev, Opt. Commun. 221, 199 (2003).
[Crossref]

Balle, S.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Barland, S.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Bochove, E. J.

Bossert, D. J.

D. J. Bossert and D. Gallant, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 322 (1996).
[Crossref]

Botez, D.

D. Botez, Diode Laser Arrays (Cambridge U. Press, Cambridge, England, 1994).
[Crossref]

Boyd, A. R.

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

Brambilla, M.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Carmon, T.

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

Cheo, P. K.

Christodoulides, D. N.

N. K. Efremidis and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. E 67, 026606 (2003).
[Crossref]

D. N. Christodoulides, F. Lederer, and Y. Silberberg, Nature 424, 817 (2003).
[Crossref] [PubMed]

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

D. N. Christodoulides and R. I. Joseph, Opt. Lett. 13, 794 (1988).
[Crossref] [PubMed]

Efremidis, N. K.

N. K. Efremidis and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. E 67, 026606 (2003).
[Crossref]

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

Eisenberg, H. S.

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

Fleischer, J. W.

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

Gallant, D.

D. J. Bossert and D. Gallant, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 322 (1996).
[Crossref]

Ganne, I.

V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
[Crossref]

Giudici, M.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Hong, C. S.

Iwanow, R.

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Jager, R.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Joseph, R. I.

King, G. G.

Knodl, T.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Kuszelewicz, R. J.

V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
[Crossref]

Lange, C. H.

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, C. H. Lange, and F. Lederer, Opt. Lett. 29, 283 (2004).
[Crossref] [PubMed]

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, D. Michaelis, C. H. Lange, and F. Lederer, Phys. Rev. Lett. 90, 253903 (2003).
[Crossref]

Lederer, F.

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, C. H. Lange, and F. Lederer, Opt. Lett. 29, 283 (2004).
[Crossref] [PubMed]

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, D. Michaelis, C. H. Lange, and F. Lederer, Phys. Rev. Lett. 90, 253903 (2003).
[Crossref]

D. N. Christodoulides, F. Lederer, and Y. Silberberg, Nature 424, 817 (2003).
[Crossref] [PubMed]

E. A. Ultanir, D. Michaelis, F. Lederer, and G. I. Stegeman, Opt. Lett. 28, 251 (2003).
[Crossref] [PubMed]

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Lugiato, L. A.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Maggipinto, T.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Mandelik, D.

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

Maruno, K.

K. Maruno, A. Ankiewicz, and N. Akhmediev, Opt. Commun. 221, 199 (2003).
[Crossref]

Michaelis, D.

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, D. Michaelis, C. H. Lange, and F. Lederer, Phys. Rev. Lett. 90, 253903 (2003).
[Crossref]

E. A. Ultanir, D. Michaelis, F. Lederer, and G. I. Stegeman, Opt. Lett. 28, 251 (2003).
[Crossref] [PubMed]

Miller, M.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Min, Y. H.

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Morandotti, R.

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

Pertsch, T.

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Russell, P. St. J.

P. St. J. Russell, Appl. Phys. B 39, 231 (1986).
[Crossref]

Segev, M.

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

Shiek, R.

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Silberberg, Y.

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

D. N. Christodoulides, F. Lederer, and Y. Silberberg, Nature 424, 817 (2003).
[Crossref] [PubMed]

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

Sohler, W.

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Spinelli, L.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Staliunas, K.

K. Staliunas, Phys. Rev. Lett. 91, 053901 (2003).
[Crossref]

Stegeman, G.

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

Stegeman, G. I.

Taranenko, V. B.

V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
[Crossref]

Tissoni, G.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Tredicce, J. R.

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

Ultanir, E. A.

Weiss, C. O.

V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
[Crossref]

Yariv, A.

Yeh, P.

Appl. Phys. B (1)

P. St. J. Russell, Appl. Phys. B 39, 231 (1986).
[Crossref]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

D. J. Bossert and D. Gallant, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 322 (1996).
[Crossref]

J. Opt. Soc. Am. (1)

Nature (2)

S. Barland, J. R. Tredicce, M. Brambilla, L. A. Lugiato, S. Balle, M. Giudici, T. Maggipinto, L. Spinelli, G. Tissoni, T. Knodl, M. Miller, and R. Jager, Nature 419, 699 (2002).
[Crossref] [PubMed]

D. N. Christodoulides, F. Lederer, and Y. Silberberg, Nature 424, 817 (2003).
[Crossref] [PubMed]

Opt. Commun. (1)

K. Maruno, A. Ankiewicz, and N. Akhmediev, Opt. Commun. 221, 199 (2003).
[Crossref]

Opt. Lett. (4)

Phys. Rev. A (1)

V. B. Taranenko, I. Ganne, R. J. Kuszelewicz, and C. O. Weiss, Phys. Rev. A 61, 063818 (2000).
[Crossref]

Phys. Rev. E (1)

N. K. Efremidis and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. E 67, 026606 (2003).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (5)

E. A. Ultanir, G. I. Stegeman, D. Michaelis, C. H. Lange, and F. Lederer, Phys. Rev. Lett. 90, 253903 (2003).
[Crossref]

J. W. Fleischer, T. Carmon, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 90, 023902 (2003).
[Crossref]

H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
[Crossref]

K. Staliunas, Phys. Rev. Lett. 91, 053901 (2003).
[Crossref]

D. Mandelik, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 90, 053902 (2003).
[Crossref]

Other (2)

D. Botez, Diode Laser Arrays (Cambridge U. Press, Cambridge, England, 1994).
[Crossref]

R. Iwanow, R. Shiek, G. Stegeman, T. Pertsch, F. Lederer, Y. H. Min, and W. Sohler, in Quantum Electronics and Laser Science (QELS), Vol. 90 of OSA Trends in Optics and Photonics Series (Optical Society of America, Washington, D.C., 2003), paper QThK4.

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

Discrete periodically patterned SOA array structure.

Fig. 2
Fig. 2

Dissipative lattice soliton (a) field intensity, (b) phase, and (c) discrete phase difference kx versus transverse distance x. Inset in (b), enlargement of the phase structure around the soliton intensity peaks shown in (b).

Fig. 3
Fig. 3

(a) Normalized soliton propagation constant as a function of pumping. The soliton existence loop lies within the first FB band. (b) Discrete soliton bifurcation diagram. The solid curve represents the positive-slope branch, whereas the dashed curve represents the unstable negative-slope branch. BPM simulations for a soliton (c) on the positive-slope branch at π0=25, (d) on the unstable branch at π0=25, (e) on the positive-slope branch at π0=40.

Fig. 4
Fig. 4

(a), (c), (e) Bound lattice soliton intensity profiles W/cm for w1=3 µm, w2=2.5 µm, Δn=1.5×10-3, π=25. (b), (d), (f) Fourier spectrum or far-field profiles of the soliton modes corresponding to (a), (c), (e), respectively.

Equations (3)

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

ψz=j2ψxx+f¯N1,N21-jh-αψ+jUxψ,
DN1xx+πx-BN12-CN13-fN1ψ2=0,
DN2xx-BN22-CN23-fN2ψ2=0,

Metrics