Abstract

Stimulated emission from sensitized erbium ions in silicon-rich silicon nitride is demonstrated by pump–probe measurements carried out in waveguides. A decrease in the photoinduced absorption of the probe at the wavelength of erbium emission is observed and is attributed to stimulated emission from erbium excited indirectly via localized states in the silicon nitride matrix.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Lipson, J. Lightwave Technol. 23, 4222 (2005).
    [CrossRef]
  2. H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. O. Boyraz and B. Jalali, Opt. Express 12, 5269 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. A. W. Fang, H. Park, O. Cohen, R. Jones, M. Paniccia, and J. E. Bowers, Opt. Express 14, 9203 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. T. J. Kippenberg, J. Kalkman, A. Polman, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 74, 051802 (2006).
    [CrossRef]
  6. L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).
  7. S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
    [CrossRef]
  8. S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
    [CrossRef]
  9. R. Li, S. Yerci, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 041111 (2009).
    [CrossRef]
  10. R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
    [CrossRef]
  11. L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
    [CrossRef]
  12. J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
    [CrossRef]
  13. S. Yerci, R. Li, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 97, 081109 (2010).
    [CrossRef]
  14. O. Jambois, F. Gourbilleau, A. J. Kenyon, J. Montesrrat, R. Rizk, and B. Garrido, Opt. Express 18, 2230 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. H. S. Yan, S. Seo, and J. H. Shin, Appl. Phys. Lett. 79, 4568 (2001).
    [CrossRef]
  17. T. J. Clement, R. G. DeCorby, N. Ponnampalam, T. W. Allen, A. Hryciw, and A. Meldrum, Opt. Express 14, 12151 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. P. G. Kik and A. Polman, J. Appl. Phys. 91, 534 (2002).
    [CrossRef]
  19. L. Pavesi, J. Phys. Condens. Matter 15, R1169 (2003).
    [CrossRef]
  20. J. T. Robinson, K. Preston, O. Painter, and M. Lipson, Opt. Express 16, 16659 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  21. A. Polman, J. Appl. Phys. 82, 1 (1997).
    [CrossRef]
  22. Y. Gong, M. Makarova, S. Yerci, R. Li, M. Stevens, B. Baek, S. W. Nam, L. Dal Negro, and J. Vuckovic, Opt. Express 18, 13863 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]

2010 (4)

2009 (2)

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

R. Li, S. Yerci, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 041111 (2009).
[CrossRef]

2008 (4)

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

J. T. Robinson, K. Preston, O. Painter, and M. Lipson, Opt. Express 16, 16659 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2006 (3)

2005 (2)

M. Lipson, J. Lightwave Technol. 23, 4222 (2005).
[CrossRef]

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (1)

2003 (1)

L. Pavesi, J. Phys. Condens. Matter 15, R1169 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

P. G. Kik and A. Polman, J. Appl. Phys. 91, 534 (2002).
[CrossRef]

2001 (1)

H. S. Yan, S. Seo, and J. H. Shin, Appl. Phys. Lett. 79, 4568 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1997 (1)

A. Polman, J. Appl. Phys. 82, 1 (1997).
[CrossRef]

Allen, T. W.

Baek, B.

Basu, S.

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

Basu, S. N.

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

Bowers, J. E.

Boyraz, O.

Clement, T. J.

Cohen, O.

A. W. Fang, H. Park, O. Cohen, R. Jones, M. Paniccia, and J. E. Bowers, Opt. Express 14, 9203 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Dal Negro, L.

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 97, 081109 (2010).
[CrossRef]

Y. Gong, M. Makarova, S. Yerci, R. Li, M. Stevens, B. Baek, S. W. Nam, L. Dal Negro, and J. Vuckovic, Opt. Express 18, 13863 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

R. Li, S. Yerci, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 041111 (2009).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

DeCorby, R. G.

Fang, A.

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Fang, A. W.

Franzo, G.

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Galli, G.

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

Garrido, B.

Gong, Y.

Gourbilleau, F.

Hak, D.

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Hamel, H.

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

Hryciw, A.

Jalali, B.

Jambois, O.

Jones, R.

A. W. Fang, H. Park, O. Cohen, R. Jones, M. Paniccia, and J. E. Bowers, Opt. Express 14, 9203 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Kalkman, J.

T. J. Kippenberg, J. Kalkman, A. Polman, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 74, 051802 (2006).
[CrossRef]

Kenyon, A. J.

Kik, P. G.

P. G. Kik and A. Polman, J. Appl. Phys. 91, 534 (2002).
[CrossRef]

Kippenberg, T. J.

T. J. Kippenberg, J. Kalkman, A. Polman, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 74, 051802 (2006).
[CrossRef]

Kucheyev, S. O.

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

Li, R.

Y. Gong, M. Makarova, S. Yerci, R. Li, M. Stevens, B. Baek, S. W. Nam, L. Dal Negro, and J. Vuckovic, Opt. Express 18, 13863 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

S. Yerci, R. Li, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 97, 081109 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

R. Li, S. Yerci, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 041111 (2009).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

Lipson, M.

Liu, A.

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Makarova, M.

Mazzoleni, C.

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Meldrum, A.

Montesrrat, J.

Nam, S. W.

Painter, O.

Paniccia, M.

A. W. Fang, H. Park, O. Cohen, R. Jones, M. Paniccia, and J. E. Bowers, Opt. Express 14, 9203 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Park, H.

Pavesi, L.

L. Pavesi, J. Phys. Condens. Matter 15, R1169 (2003).
[CrossRef]

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Polman, A.

T. J. Kippenberg, J. Kalkman, A. Polman, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 74, 051802 (2006).
[CrossRef]

P. G. Kik and A. Polman, J. Appl. Phys. 91, 534 (2002).
[CrossRef]

A. Polman, J. Appl. Phys. 82, 1 (1997).
[CrossRef]

Ponnampalam, N.

Preston, K.

Priolo, F.

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Rizk, R.

Robinson, J. T.

Rong, H.

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Schneck, J.

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

Seo, S.

H. S. Yan, S. Seo, and J. H. Shin, Appl. Phys. Lett. 79, 4568 (2001).
[CrossRef]

Shin, J. H.

H. S. Yan, S. Seo, and J. H. Shin, Appl. Phys. Lett. 79, 4568 (2001).
[CrossRef]

Stevens, M.

Vahala, K. J.

T. J. Kippenberg, J. Kalkman, A. Polman, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 74, 051802 (2006).
[CrossRef]

van Buuren, T.

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

Vuckovic, J.

Warga, J.

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

Yan, H. S.

H. S. Yan, S. Seo, and J. H. Shin, Appl. Phys. Lett. 79, 4568 (2001).
[CrossRef]

Yerci, S.

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 97, 081109 (2010).
[CrossRef]

Y. Gong, M. Makarova, S. Yerci, R. Li, M. Stevens, B. Baek, S. W. Nam, L. Dal Negro, and J. Vuckovic, Opt. Express 18, 13863 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

R. Li, S. Yerci, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 041111 (2009).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

Ziegler, L.

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (7)

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 031107 (2009).
[CrossRef]

R. Li, S. Yerci, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 95, 041111 (2009).
[CrossRef]

R. Li, J. Schneck, J. Warga, L. Ziegler, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 93, 091119 (2008).
[CrossRef]

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, and S. N. Basu, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

J. Warga, R. Li, S. N. Basu, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 92, 181105 (2008).
[CrossRef]

S. Yerci, R. Li, and L. Dal Negro, Appl. Phys. Lett. 97, 081109 (2010).
[CrossRef]

H. S. Yan, S. Seo, and J. H. Shin, Appl. Phys. Lett. 79, 4568 (2001).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

S. Yerci, R. Li, S. O. Kucheyev, T. van Buuren, S. N. Basu, and L. Dal Negro, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 16, 114 (2010).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (2)

P. G. Kik and A. Polman, J. Appl. Phys. 91, 534 (2002).
[CrossRef]

A. Polman, J. Appl. Phys. 82, 1 (1997).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Phys. Condens. Matter (1)

L. Pavesi, J. Phys. Condens. Matter 15, R1169 (2003).
[CrossRef]

Nature (2)

H. Rong, R. Jones, A. Liu, O. Cohen, D. Hak, A. Fang, and M. Paniccia, Nature 433, 725 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

L. Pavesi, L. Dal Negro, C. Mazzoleni, G. Franzo, and F. Priolo, Nature 408, 440 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Express (6)

Phys. Rev. A (1)

T. J. Kippenberg, J. Kalkman, A. Polman, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 74, 051802 (2006).
[CrossRef]

Other (1)

L. Dal Negro, R. Li, J. Warga, S. Yerci, S. Basu, H. Hamel, and G. Galli, in Silicon Nanophotonics: Basic Principles, Present Status and Perspectives, L.Khriachtchev, ed. (Pan Stanford, 2008).

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

Er photoluminescence from 0.4-μm-thick Er:SRN pumped nonresonantly at 457 nm . Inset, schematic cross section of the fabricated Er:SRN waveguides ( 1.3 μm in width) with a refractive index of 2.23 at 1.55 μm on top of a 4 μm SiO 2 grown on an Si substrate. Devices were clad with 2 μm SiO 2 .

Fig. 2
Fig. 2

Increase of the dip located around 1.54 μm with pump. The straight line is a guide to the eye. Inset, the photoinduced absorption in 7.6-mm-long silicon-rich silicon nitride waveguides with Er ions (black lower curve, 1 mW / cm 2 ; red middle curve, 105 mW / cm 2 ) and without Er ions (blue upper curve, 50 mW / cm 2 ). Not all measurements are depicted for clarity.

Fig. 3
Fig. 3

The dip in the photoinduced absorption shown alongside the measured Er emission peaked at 1.54 μm .

Equations (4)

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

Δ α = 1 L ln ( P on P off ) .
N 1 + N 2 = N ,
| Δ α dip | = Γ σ e N 2 ,
f = N 2 N ,

Metrics