Abstract

We show that during the spatiotemporal compression in a periodic Kerr waveguide array, stimulated Raman scattering can effectively balance the effects of self-phase modulation, diffraction, and group-velocity dispersion, eliminating collapse and breakup over a wide range of input powers and leading to stable propagation in a single site.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 2nd ed. (Academic, 2002).
  2. J. W. Fleischer, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. D. Neshev, E. Ostrovskaya, Yu. Kivshar, and W. Krolikowski, Opt. Lett. 28, 710 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. D. N. Christodoulides and R. I. Joseph, Opt. Lett. 13, 794 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, R. Morandotti, A. R. Boyd, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 81, 3383 (1998).
    [CrossRef]
  8. M. Soljacic, S. Sears, and M. Segev, Phys. Rev. Lett. 30, 4851 (1998).
  9. C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. A. V. Yulin, D. V. Skryabin, and P. St. J. Russell, Opt. Lett. 30, 525 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
    [CrossRef]
  14. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 3rd ed. (Academic, 2001).
  15. A. V. Husakou and J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. 87, 203901 (2001).
    [CrossRef] [PubMed]

2005 (2)

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

A. V. Yulin, D. V. Skryabin, and P. St. J. Russell, Opt. Lett. 30, 525 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003 (4)

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

J. W. Fleischer, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

D. Neshev, E. Ostrovskaya, Yu. Kivshar, and W. Krolikowski, Opt. Lett. 28, 710 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

2001 (2)

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

A. V. Husakou and J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. 87, 203901 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

1998 (2)

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

M. Soljacic, S. Sears, and M. Segev, Phys. Rev. Lett. 30, 4851 (1998).

1995 (1)

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1988 (1)

Aceves, A. B.

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 3rd ed. (Academic, 2001).

Aitchison, J. S.

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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

Bar-Ad, S.

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Boyd, A. R.

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

Boyd, R. W.

R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 2nd ed. (Academic, 2002).

Cheskis, D.

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Christodoulides, D. N.

J. W. Fleischer, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

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

Conti, C.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

De Angelis, C.

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Di Trapani, P.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Efremidis, N. K.

J. W. Fleischer, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Eisenberg, H. S.

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Herrmann, J.

A. V. Husakou and J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. 87, 203901 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Husakou, A. V.

A. V. Husakou and J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. 87, 203901 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Ilsar, I.

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

Jedrkiewicz, O.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Jeng, C-C.

C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Joseph, R. I.

Kivshar, Y.

C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Kivshar, Yu.

Krolikowski, W.

Linzon, Y.

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

Luther, G. G.

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Morandotti, R.

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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

Motzek, K.

C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Neshev, D.

Ostrovskaya, E.

Piskarskas, A.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Ross, D.

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

Rubenchik, A. M.

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Russell, P. St. J.

Sears, S.

M. Soljacic, S. Sears, and M. Segev, Phys. Rev. Lett. 30, 4851 (1998).

Segev, M.

J. W. Fleischer, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

M. Soljacic, S. Sears, and M. Segev, Phys. Rev. Lett. 30, 4851 (1998).

Shih, M-F.

C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Silberberg, Y.

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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

Skryabin, D. V.

Soljacic, M.

M. Soljacic, S. Sears, and M. Segev, Phys. Rev. Lett. 30, 4851 (1998).

Trillo, S.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Trull, J.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Tyrutsyn, S. K.

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Valiulis, G.

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Yulin, A. V.

Nature (1)

J. W. Fleischer, M. Segev, N. K. Efremidis, and D. N. Christodoulides, Nature 422, 147 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. E (1)

Y. Linzon, I. Ilsar, D. Cheskis, R. Morandotti, J. S. Aitchison, and S. Bar-Ad, Phys. Rev. E 72, 066607 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (8)

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, S. Bar-Ad, D. Ross, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 87, 043902 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

A. V. Husakou and J. Herrmann, Phys. Rev. Lett. 87, 203901 (2001).
[CrossRef] [PubMed]

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

M. Soljacic, S. Sears, and M. Segev, Phys. Rev. Lett. 30, 4851 (1998).

C-C. Jeng, M-F. Shih, K. Motzek, and Y. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 92, 043904 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

P. Di Trapani, G. Valiulis, A. Piskarskas, O. Jedrkiewicz, J. Trull, C. Conti, and S. Trillo, Phys. Rev. Lett. 91, 093904 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

A. B. Aceves, G. G. Luther, C. De Angelis, A. M. Rubenchik, and S. K. Tyrutsyn, Phys. Rev. Lett. 75, 73 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

D. Cheskis, S. Bar-Ad, R. Morandotti, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, and D. Ross, Phys. Rev. Lett. 91, 223901 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Other (2)

R. W. Boyd, Nonlinear Optics, 2nd ed. (Academic, 2002).

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 3rd ed. (Academic, 2001).

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

Experimental results for 60 fs pulses focused into glass waveguides with anomalous GVD and a focusing Kerr nonlinearity. Squares, 3 cm long waveguide array; circles, 3 cm long slab waveguide. The input beam width corresponds to excitation of a single array site.

Fig. 2
Fig. 2

Simulated spatiotemporal contour plots for 3.5 cm propagation of Eq. (1) with different input power densities. I C = 0.3 MW . The colorbars next to each panel indicate the fluence in MW m 2 units.

Fig. 3
Fig. 3

Propagation maps of the (a) spatial, (b) temporal, and (c) spectral dimensions for the basic simulation with a I = 1.6 I C excitation [see Fig. 2d].

Fig. 4
Fig. 4

(a)–(c) Spatial propagation maps and output spatiotemporal profiles (insets) of a I = 2 I C beam: (a) basic simulation [Eq. (1)]; (b) with a n 0 ( x , z ) dynamic correction; (c) with both n 0 ( x , z ) and n 2 ( x ) corrections [Eq. (3)]; (d) single-waveguide refractive index as a function of z obtained from (b); (e) illustration of the Raman-assisted localization in a single site.

Equations (3)

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

i E z = 1 2 k 2 E x 2 + d ̂ ( E ) + k n 2 n 0 ( x ) E r ̂ ( E 2 ) ,
i E z = + k n 2 n 0 ( x , z ) E r ̂ ( E ̃ ( x ) 2 ) .
i E z = + k n 2 ( x ) n 0 ( x , z ) E r ̂ ( E 2 ) .

Metrics