Abstract

We demonstrate passive harmonic mode locking of a quantum-well laser diode designed to support a discrete comb of Fabry–Perot modes. Spectral filtering of the mode spectrum was achieved using a nonperiodic patterning of the cavity effective index. By selecting six modes spaced at twice the fundamental mode spacing, near-transform- limited pulsed output with 2ps pulse duration was obtained at a repetition rate of 100GHz.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEEE Proc. Optoelectron. 147, 251 (2000).
    [CrossRef]
  2. K. A. Williams, M. G. Thompson, and I. H. White, New. Jour. Phys. 6, 179 (2004).
    [CrossRef]
  3. E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
    [CrossRef]
  4. Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 10835 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
    [CrossRef]
  6. Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
    [CrossRef]
  7. S. Arahira, S. Oshiba, Y. Matsui, T. Kunii, and Y. Ogawa, Opt. Lett. 19, 834 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
    [CrossRef]
  9. S. O’Brien and E. P. O’Reilly, Appl. Phys. Lett. 86, 201101(2005).
    [CrossRef]
  10. S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
    [CrossRef]
  11. S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
    [CrossRef]
  12. Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
    [CrossRef]
  13. P. Vasil’ev, Ultrafast Diode Lasers: Fundamentals and Applications (Artech, 1995).

2009

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

2008

2006

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
[CrossRef]

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

2005

S. O’Brien and E. P. O’Reilly, Appl. Phys. Lett. 86, 201101(2005).
[CrossRef]

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

2004

K. A. Williams, M. G. Thompson, and I. H. White, New. Jour. Phys. 6, 179 (2004).
[CrossRef]

2002

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

2000

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEEE Proc. Optoelectron. 147, 251 (2000).
[CrossRef]

1995

P. Vasil’ev, Ultrafast Diode Lasers: Fundamentals and Applications (Artech, 1995).

1994

1991

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Akrout, A.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Amann, A.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
[CrossRef]

Anandarajah, P.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

Arahira, S.

Aubin, G.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Avrutin, E. A.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEEE Proc. Optoelectron. 147, 251 (2000).
[CrossRef]

Barrios, P. J.

Barry, L. P.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

Buckley, K.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

Byrne, D.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Cataluna, M. A.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Chen, Y. K.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Chin, M. A.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Corbett, B.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Donegan, J. F.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Duan, G.-H.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Fehse, R.

S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

Guo, W. H.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Il’inskaya, N. D.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Kovsh, A. R.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Kunii, T.

Lambkin, P.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Ledentsov, N. N.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Lelarge, F.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Liu, J. R.

Livshits, D. A.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Logan, R. A.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Lu, Q. Y.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Lu, Z. G.

Marsh, J. H.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEEE Proc. Optoelectron. 147, 251 (2000).
[CrossRef]

Martinez, A.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Matsui, Y.

McDougall, S. D.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

Merghem, K.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

O’Brien, S.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien and E. P. O’Reilly, Appl. Phys. Lett. 86, 201101(2005).
[CrossRef]

O’Gorman, J.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

O’Reilly, E. P.

S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien and E. P. O’Reilly, Appl. Phys. Lett. 86, 201101(2005).
[CrossRef]

Ogawa, Y.

Osborne, S.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

S. O’Brien, A. Amann, R. Fehse, S. Osborne, E. P. O’Reilly, and J. M. Rondinelli, J. Opt. Soc. Am. B 23, 1046 (2006).
[CrossRef]

Oshiba, S.

Patchell, J.

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

Phelan, R.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

Poitras, D.

Poole, P. J.

Portnoi, E. L.

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEEE Proc. Optoelectron. 147, 251 (2000).
[CrossRef]

Rafailov, E. U.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Ramdane, A.

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Raymond, S.

Rondinelli, J. M.

Sibbett, W.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Street, M. W.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

Tanbun-Ek, T.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Thayne, I. G.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

Thompson, M. G.

K. A. Williams, M. G. Thompson, and I. H. White, New. Jour. Phys. 6, 179 (2004).
[CrossRef]

Ustinov, V. M.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Vasil’ev, P.

P. Vasil’ev, Ultrafast Diode Lasers: Fundamentals and Applications (Artech, 1995).

White, I. H.

K. A. Williams, M. G. Thompson, and I. H. White, New. Jour. Phys. 6, 179 (2004).
[CrossRef]

Williams, K. A.

K. A. Williams, M. G. Thompson, and I. H. White, New. Jour. Phys. 6, 179 (2004).
[CrossRef]

Wu, M. C.

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

Yanson, D. A.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

Zadiranov, Y. M.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Zhukov, A. E.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

E. U. Rafailov, M. A. Cataluna, W. Sibbett, N. D. Il’inskaya, Y. M. Zadiranov, A. E. Zhukov, V. M. Ustinov, D. A. Livshits, A. R. Kovsh, and N. N. Ledentsov, Appl. Phys. Lett. 87, 081107 (2005).
[CrossRef]

K. Merghem, A. Akrout, A. Martinez, G. Aubin, A. Ramdane, F. Lelarge, and G.-H. Duan, Appl. Phys. Lett. 94, 021107 (2009).
[CrossRef]

Y. K. Chen, M. C. Wu, T. Tanbun-Ek, R. A. Logan, and M. A. Chin, Appl. Phys. Lett. 58, 1253 (1991).
[CrossRef]

S. O’Brien and E. P. O’Reilly, Appl. Phys. Lett. 86, 201101(2005).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

D. A. Yanson, M. W. Street, S. D. McDougall, I. G. Thayne, J. H. Marsh, and E. A. Avrutin, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1 (2002).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

Q. Y. Lu, W. H. Guo, R. Phelan, D. Byrne, J. F. Donegan, P. Lambkin, and B. Corbett, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 2605 (2006).
[CrossRef]

IEEE Proc. Optoelectron.

E. A. Avrutin, J. H. Marsh, and E. L. Portnoi, IEEE Proc. Optoelectron. 147, 251 (2000).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B

New. Jour. Phys.

K. A. Williams, M. G. Thompson, and I. H. White, New. Jour. Phys. 6, 179 (2004).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Lett.

Phys. Rev. A

S. O’Brien, S. Osborne, K. Buckley, R. Fehse, A. Amann, E. P. O’Reilly, L. P. Barry, P. Anandarajah, J. Patchell, and J. O’Gorman, Phys. Rev. A 74, 063814 (2006).
[CrossRef]

Other

P. Vasil’ev, Ultrafast Diode Lasers: Fundamentals and Applications (Artech, 1995).

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Feature density function (solid curve). Dashed curves indicate intervals where the Fourier transform of the spectral filtering function chosen is negative. Lower panel, laser cavity schematic indicating the locations of the additional features. The device is HR coated and includes a saturable absorber section adjacent to the HR mirror, as indicated. (b) Calculation of the threshold gain of modes for the laser cavity schematically pictured in the lower panel of Fig. 1a.

Fig. 2
Fig. 2

Optical spectrum for a voltage of 2.15 V across the saturable absorber section. The current in the gain section is 120 mA . Left inset, autocorrelation measurement showing Q-switched mode locking. Right inset, intensity time trace showing a large amplitude modulation of the total intensity.

Fig. 3
Fig. 3

Optical spectrum for a voltage of 2.20 V across the saturable absorber section. The current in the gain section is 120 mA . The dashed curve is a Gaussian fit to the spectrum of modes at the first harmonic over the bandwidth indicated. Left inset, autocorrelation measurement showing pulsed output at 100 GHz repetition rate. Right inset, autocorrelation measurement with Gaussian fit.

Equations (1)

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

γ m ( 1 ) = 1 L c r 1 r 2 cos ( m 0 π ) cos ( Δ m π ) × j = 1 N A ( ϵ j ) sin ( 2 π ϵ j m 0 ) cos ( 2 π ϵ j Δ m ) .

Metrics