Abstract

We observe nonlinear pulse reshaping of femtosecond pulses in a waveguide array owing to coupling between waveguides. Amplified pulses from a mode-locked fiber laser are coupled to an AlGaAs core waveguide array structure. The observed power-dependent pulse reshaping agrees with theory, including shortening of the pulse in the central waveguide.

© 2008 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. J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. S. Droulias, K. Hizanidis, J. Meier, and D. N. Christodoulides, Opt. Express 13, 1827 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. J. Kutz, C. Conti, and S. Trillo, Opt. Express 15, 16022 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. S. Droulias, K. Hizanidis, D. N. Christodoulides, and R. Morandotti, Appl. Phys. Lett. 87, 131104 (2005).
    [CrossRef]
  9. J. Proctor and J. Kutz, Opt. Lett. 30, 2013 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. D. Marcuse, Theory of Dielectric Optical Waveguides, 2nd ed. (Academic, 1991).
  11. A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
    [CrossRef]
  12. H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, J. M. Arnold, G. Pennelli, and J. S. Aitchison, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2938 (2002).
    [CrossRef]
  13. U. Peschel, R. Morandotti, J. M. Arnold, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, T. Pertsch, and F. Lederer, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2637 (2002).
    [CrossRef]
  14. F. Tauser, A. Leitenstorfer, and W. Zinth, Opt. Express 11, 594 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]

2007 (2)

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Kutz, C. Conti, and S. Trillo, Opt. Express 15, 16022 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

2006 (1)

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (3)

2004 (1)

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003 (1)

2002 (2)

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)

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

1988 (1)

Aceves, A. B.

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Aitchison, J. S.

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

U. Peschel, R. Morandotti, J. M. Arnold, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, T. Pertsch, and F. Lederer, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2637 (2002).
[CrossRef]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, J. M. Arnold, G. Pennelli, and J. S. Aitchison, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2938 (2002).
[CrossRef]

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

Arnold, J. M.

Boyd, A. R.

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

Christodoulides, D. N.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Droulias, K. Hizanidis, D. N. Christodoulides, and R. Morandotti, Appl. Phys. Lett. 87, 131104 (2005).
[CrossRef]

S. Droulias, K. Hizanidis, J. Meier, and D. N. Christodoulides, Opt. Express 13, 1827 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

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

Conti, C.

De Angelis, C.

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Droulias, S.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Droulias, K. Hizanidis, J. Meier, and D. N. Christodoulides, Opt. Express 13, 1827 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

S. Droulias, K. Hizanidis, D. N. Christodoulides, and R. Morandotti, Appl. Phys. Lett. 87, 131104 (2005).
[CrossRef]

Eisenberg, H. S.

Frumker, E.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Hach, A.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Hizanidis, K.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Droulias, K. Hizanidis, J. Meier, and D. N. Christodoulides, Opt. Express 13, 1827 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

S. Droulias, K. Hizanidis, D. N. Christodoulides, and R. Morandotti, Appl. Phys. Lett. 87, 131104 (2005).
[CrossRef]

Joseph, R. I.

Kutz, J.

Lahini, Y.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Lederer, F.

U. Peschel, R. Morandotti, J. M. Arnold, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, T. Pertsch, and F. Lederer, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2637 (2002).
[CrossRef]

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Leitenstorfer, A.

Makris, K. G.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Marcuse, D.

D. Marcuse, Theory of Dielectric Optical Waveguides, 2nd ed. (Academic, 1991).

Meier, J.

S. Droulias, K. Hizanidis, J. Meier, and D. N. Christodoulides, Opt. Express 13, 1827 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Morandotti, R.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Droulias, K. Hizanidis, D. N. Christodoulides, and R. Morandotti, Appl. Phys. Lett. 87, 131104 (2005).
[CrossRef]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

U. Peschel, R. Morandotti, J. M. Arnold, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, T. Pertsch, and F. Lederer, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2637 (2002).
[CrossRef]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, J. M. Arnold, G. Pennelli, and J. S. Aitchison, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2938 (2002).
[CrossRef]

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

Muschall, R.

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Pennelli, G.

Pertsch, T.

Peschel, T.

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Peschel, U.

Proctor, J.

Salamo, G.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Silberberg, Y.

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

U. Peschel, R. Morandotti, J. M. Arnold, J. S. Aitchison, H. S. Eisenberg, Y. Silberberg, T. Pertsch, and F. Lederer, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2637 (2002).
[CrossRef]

H. S. Eisenberg, R. Morandotti, Y. Silberberg, J. M. Arnold, G. Pennelli, and J. S. Aitchison, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2938 (2002).
[CrossRef]

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

Sorel, M.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Stegeman, G. I.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Suntsov, S.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Tauser, F.

Trillo, S.

J. Kutz, C. Conti, and S. Trillo, Opt. Express 15, 16022 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Wabnitz, S.

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Yang, H.

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

Zinth, W.

Appl. Phys. Lett. (1)

S. Droulias, K. Hizanidis, D. N. Christodoulides, and R. Morandotti, Appl. Phys. Lett. 87, 131104 (2005).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. E (1)

A. B. Aceves, C. De Angelis, T. Peschel, R. Muschall, F. Lederer, S. Trillo, and S. Wabnitz, Phys. Rev. E 53, 1172 (1996).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (4)

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

J. Meier, G. I. Stegeman, D. N. Christodoulides, Y. Silberberg, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, M. Sorel, and J. S. Aitchison, Phys. Rev. Lett. 92, 163902 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. Suntsov, K. G. Makris, D. N. Christodoulides, G. I. Stegeman, A. Hach, R. Morandotti, H. Yang, G. Salamo, and M. Sorel, Phys. Rev. Lett. 96, 063901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Lahini, E. Frumker, Y. Silberberg, S. Droulias, K. Hizanidis, R. Morandotti, and D. N. Christodoulides, Phys. Rev. Lett. 98, 023901 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

D. Marcuse, Theory of Dielectric Optical Waveguides, 2nd ed. (Academic, 1991).

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 setup. The output of the fiber laser is broadened by a DCF to avoid nonlinearities in the amplifer. The grating compressor is tuned to produce a 600 fs pulse. The variable power control consists of a half-wave plate and a polarizer. A temporal intensity autcorrelation of the output pulses is recorded using a photomultiplier tube (PMT).

Fig. 2
Fig. 2

Measured power distribution at the output of the waveguide array. At low peak power the pulse in the center waveguide couples to neighboring waveguides. At high peak power, the pulse self-focuses in the central waveguide, which results in a localized power distribution. The waveguide modes located symmetrically about the central waveguide had a symmetrical power distribution (not shown).

Fig. 3
Fig. 3

Autocorrelation signal versus waveguide number, with experimental results on the left [(a)–(c)] and theoretical simulations on the right [(d)–(f)]. The three power levels shown correspond to those in Fig. 2, with (a) and (d) at 400 W , (b) and (e) at 720 W , and (c) and (f) at 1.5 kW . Pulse shortening in the center waveguide is observed in the 720 W and 1.5 kW cases. The autocorrelations are offset vertically for clarity, with the central waveguide being the lowest and the outer waveguides plotted sequentially higher on the vertical scale.

Fig. 4
Fig. 4

Output autocorrelation of central waveguide for input powers of 400 W , 720 W , 1 kW , and 1.5 kW . The inset shows the autocorrelation FWHM as a function of input power. The dotted trace is an autocorrelation of the input pulse.

Equations (1)

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

i A n z β 2 2 A n t 2 + γ A n 2 A n + c ( A n + 1 + A n 1 ) = 0 ,

Metrics