Abstract

We propose a self-coupled optical waveguide (SCOW)-based resonator to generate an optical resonance analogous to electromagnetically induced transparency (EIT). The EIT-like effect is formed by the coherent interference between two resonance paths inherent to the SCOW resonator. For cascaded SCOW resonators, the spectrum they produce is significantly affected by the phase shift between them, with the EIT-like peak flattened or split as the two extreme cases. We also investigate the dispersion characteristics of an infinite array of SCOW resonators and show that the dispersion relation and group index in the EIT subband can be greatly changed by a small phase shift between the SCOW resonators.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
    [CrossRef]
  3. D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
    [CrossRef]
  4. Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
    [CrossRef]
  5. Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
    [CrossRef]
  7. N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]

2010

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

2009

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008

N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

2006

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005

A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
[CrossRef]

2004

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

1991

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Boller, K. J.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Boyd, R. W.

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

Chang, H.

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

Chen, Y. L.

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

Fan, S.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Farca, G.

A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
[CrossRef]

Fedotov, V. A.

N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Fejer, M. M.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Fleischhauer, M.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Fuller, K. A.

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

Giessen, H.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Guo, G. C.

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

Harris, J. S.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Harris, S. E.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Huo, Y.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Imamolu, A.

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

Jiang, W.

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

Langguth, L.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Lipson, M.

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Liu, N.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Naweed, A.

A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
[CrossRef]

Pan, J.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Papasimakis, N.

N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Pfau, T.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Povinelli, M. L.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Prosvirnin, S. L.

N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Rosenberger, A. T.

A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
[CrossRef]

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

Sandhu, S.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Shakya, J.

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Shopova, S. I.

A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
[CrossRef]

Smith, D. D.

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

Stel, J. K.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Stuhrmann, N.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Weiss, T.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Xiao, Y. F.

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

Xu, Q.

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Zheludev, N. I.

N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

Zou, X. B.

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

J. Pan, Y. Huo, S. Sandhu, N. Stuhrmann, M. L. Povinelli, J. S. Harris, M. M. Fejer, and S. Fan, Appl. Phys. Lett. 97, 101102 (2010).
[CrossRef]

Nat. Mater.

N. Liu, L. Langguth, T. Weiss, J. K. Stel, M. Fleischhauer, T. Pfau, and H. Giessen, Nat. Mater. 8, 758 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Rev. A

A. Naweed, G. Farca, S. I. Shopova, and A. T. Rosenberger, Phys. Rev. A 71, 43804 (2005).
[CrossRef]

D. D. Smith, H. Chang, K. A. Fuller, A. T. Rosenberger, and R. W. Boyd, Phys. Rev. A 69, 63804 (2004).
[CrossRef]

Y. F. Xiao, X. B. Zou, W. Jiang, Y. L. Chen, and G. C. Guo, Phys. Rev. A 75, 63833 (2007).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

Q. Xu, S. Sandhu, M. L. Povinelli, J. Shakya, S. Fan, and M. Lipson, Phys. Rev. Lett. 96, 123901 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

N. Papasimakis, V. A. Fedotov, N. I. Zheludev, and S. L. Prosvirnin, Phys. Rev. Lett. 101, 253903 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

K. J. Boller, A. Imamolu, and S. E. Harris, Phys. Rev. Lett. 66, 2593 (1991).
[CrossRef] [PubMed]

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Schematic of a SCOW-based reso nator. (b) Schematic of cascaded SCOW resonators. Light circulates in the resonator either clockwise (CW) or counterclockwise (CCW).

Fig. 2
Fig. 2

(a) Normalized transmission intensity and (b) phase responses of the SCOW resonator. Loss factor a = 0.999 .

Fig. 3
Fig. 3

Transmission spectra for cascaded SCOW resonators. Power coupling ratio κ 1 2 = κ 2 2 = 0.9 , loss factor a = 0.999 . N, number of SCOW resonators.

Fig. 4
Fig. 4

Dispersion diagram and normalized group index of an infinite array of SCOW resonators for two phase shift cases: (a)  Δ θ = 0 , (b)  Δ θ = π / 2 .

Fig. 5
Fig. 5

(a) Minimum normalized group index in the EIT subband and its bandwidth change as a function of phase shift Δ θ in the connection waveguides. (b) Band diagrams for Δ θ ’s close to 0.5 π .

Equations (3)

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

t r = e i θ [ ( κ 1 κ 2 e i ϕ ) ( κ 2 κ 1 e i ϕ ) ( 1 κ 1 κ 2 e i ϕ ) 2 + ( t 1 t 2 e i ϕ / 2 1 κ 1 κ 2 e i ϕ ) 2 ] ,
r r = 2 e i θ t 1 t 2 e i ϕ / 2 1 κ 1 κ 2 e i ϕ κ 1 κ 2 e i ϕ 1 κ 1 κ 2 e i ϕ ,
[ A j + 1 B j + 1 ] = 1 t r t c [ ( t r 2 r r 2 ) t c 2 r r t c 2 r r 1 ] [ A j B j ] = e i k eff L Λ [ A j B j ] ,

Metrics