Abstract

Integrated Al2O3:Er3+ channel waveguide ring lasers were realized on thermally oxidized silicon substrates. High pump power coupling into and low laser output power coupling from the ring is achieved in a straightforward design. Output powers of up to 9.5μW and slope efficiencies of up to 0.11% were measured while lasing was observed for a threshold diode-pump power as low as 6.4mW for ring lasers with cavity lengths varying from 2.0to5.5cm. Wavelength selection in the range 15301557nm was demonstrated by varying the length of the output coupler from the ring.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
    [CrossRef]
  2. D. Pudo, H. Byun, J. Chen, J. Sickler, F. X. Kärtner, and E. P. Ippen, Opt. Express 16, 19221 (2008).
    [CrossRef]
  3. T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
    [CrossRef]
  4. S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
    [CrossRef]
  5. S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
    [CrossRef]
  6. A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
    [CrossRef]
  7. K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
    [CrossRef]
  8. H.-K. Hsiao and K. A. Winick, Opt. Express 15, 17783 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
    [CrossRef]
  10. J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).
  11. K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
    [CrossRef]
  12. J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
    [CrossRef]
  13. PhoeniX, http://www.phoenixbv.com.
  14. I. Mozjerin, S. Ruschin, and A. Hardy, Electron. Lett. 41, 1119 (2005).
    [CrossRef]

2009 (1)

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

2008 (1)

2007 (2)

H.-K. Hsiao and K. A. Winick, Opt. Express 15, 17783 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

2005 (2)

I. Mozjerin, S. Ruschin, and A. Hardy, Electron. Lett. 41, 1119 (2005).
[CrossRef]

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
[CrossRef]

1999 (2)

D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
[CrossRef]

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

1994 (2)

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

Agazzi, L.

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Albert, J.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Ay, F.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Bastard, L.

S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
[CrossRef]

Bilodeau, F.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Blaize, S.

S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
[CrossRef]

Blauwendraat, T. P.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

Bradley, J. D. B.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Broquin, J. E.

S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
[CrossRef]

Byun, H.

Cassagnètes, C.

S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
[CrossRef]

Chen, J.

Das, B. K.

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

Dey, D.

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

Funk, D. S.

D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
[CrossRef]

Geskus, D.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Guldberg-Kjær, S.

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

Hardy, A.

I. Mozjerin, S. Ruschin, and A. Hardy, Electron. Lett. 41, 1119 (2005).
[CrossRef]

Hattori, K.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

Hayden, J. S.

D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
[CrossRef]

Hibino, Y.

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Hill, K. O.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Horiguchi, M.

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

Hsiao, H.-K.

Hubner, J.

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

Ippen, E. P.

Jihnson, D. C.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Kalkman, J.

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

Kärtner, F. X.

Kippenberg, T. J.

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

Kitagawa, T.

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Kristensen, M.

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

Laurent-Lund, C.

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

Malo, B.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Min, B.

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

Mozjerin, I.

I. Mozjerin, S. Ruschin, and A. Hardy, Electron. Lett. 41, 1119 (2005).
[CrossRef]

Oguma, M.

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

Ohmori, Y.

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

Pollnau, M.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Polman, A.

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

Poulsen, M. Rysholt

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

Pudo, D.

Reza, S.

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

Ricken, R.

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

Ruschin, S.

I. Mozjerin, S. Ruschin, and A. Hardy, Electron. Lett. 41, 1119 (2005).
[CrossRef]

Sanford, N. A.

D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
[CrossRef]

Sckerl, M. W.

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

Sickler, J.

Sohler, W.

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

Suche, H.

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

Thériault, S.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Vahala, K. J.

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

Veasey, D. L.

D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
[CrossRef]

Winick, K. A.

Wörhoff, K.

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Appl. Phys. B (1)

J. D. B. Bradley, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, Appl. Phys. B 89, 311 (2007).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

D. L. Veasey, D. S. Funk, N. A. Sanford, and J. S. Hayden, Appl. Phys. Lett. 74, 789 (1999).
[CrossRef]

A. Polman, B. Min, J. Kalkman, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 84, 1037 (2004).
[CrossRef]

Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. (1)

K. Hattori, T. Kitagawa, M. Oguma, Y. Hibino, Y. Ohmori, and M. Horiguchi, Electron. Commun. Jpn. Part 2 Electron. 77, 62 (1994).
[CrossRef]

Electron. Lett. (3)

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Thériault, J. Albert, D. C. Jihnson, K. O. Hill, K. Hattori, and Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

S. Guldberg-Kjær, J. Hubner, M. Kristensen, C. Laurent-Lund, M. Rysholt Poulsen, and M. W. Sckerl, Electron. Lett. 35, 302 (1999).
[CrossRef]

I. Mozjerin, S. Ruschin, and A. Hardy, Electron. Lett. 41, 1119 (2005).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

K. Wörhoff, J. D. B. Bradley, F. Ay, D. Geskus, T. P. Blauwendraat, and M. Pollnau, IEEE J. Quantum Electron. 45, 454 (2009).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

S. Blaize, L. Bastard, C. Cassagnètes, and J. E. Broquin, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 516 (2003).
[CrossRef]

IEICE Trans. Electron. (1)

W. Sohler, B. K. Das, D. Dey, S. Reza, H. Suche, and R. Ricken, IEICE Trans. Electron. E88-C, 990 (2005).
[CrossRef]

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

J. D. B. Bradley, L. Agazzi, D. Geskus, F. Ay, K. Wörhoff, and M. Pollnau, “Gain bandwidth of 80 nm and 2 dB/cm peak gain in Al2O3:Er3+ optical amplifiers on silicon,” J. Opt. Soc. Am. B (to be published).

Opt. Express (2)

Other (1)

PhoeniX, http://www.phoenixbv.com.

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 Al 2 O 3 : Er 3 + ring laser.

Fig. 2
Fig. 2

On-chip integrated laser output power vesus pump power launched into the chip for varying resonator and output coupler length. The resonator length, coupler length, and main lasing wavelength are indicated.

Fig. 3
Fig. 3

Laser output spectra for coupler lengths L C of 550, 450, and 400 μ m and resonator lengths L R of 3.0 and 5.5 cm .

Fig. 4
Fig. 4

Simulated coupled power in coupler 1 versus coupler length for the observed laser wavelengths and TE polarization. The coupler lengths for which lasing was observed are indicated by the diamonds on the curves.

Metrics