Abstract

We demonstrate on-chip all-optical pulse erasure based on four-wave mixing and cross-phase modulation in a dispersion engineered chalcogenide (As2S3) rib waveguide. We achieve an erasure efficiency of 15dB for picosecond pulses in good agreement with numerical simulations using the nonlinear Schrödinger equation. The combined effect of the high instantaneous optical nonlinearity (γ=9900(Wkm)1) and small group-velocity dispersion (D=29ps/nmkm), which reduces pulse walk-off, will enable all-optical pulse erasure for ultrafast signal processing.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. Burdge, S. U. Alam, A. Grudinin, M. Durkin, M. Ibsen, I. Khrushchev, and I. White, Opt. Lett. 23, 606 (1998).
    [CrossRef]
  2. J. J. Yu, G. K. Chang, and O. Akanbi, J. Lightwave Technol. 24, 271 (2006).
    [CrossRef]
  3. J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
    [CrossRef]
  4. D. M. F. Lai, C. H. Kwok, and K. K. Y. Wong, Opt. Express 16, 18362 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. E. Kumar, A. E. Willner, D. Gurkan, K. R. Parameswaran, and M. M. Fejer, Opt. Express 14, 10255 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. Wang, J. Sun, and Q. Sun, Opt. Lett. 31, 1711 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
    [CrossRef]
  8. J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
    [CrossRef]
  9. J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
    [CrossRef]
  10. Y. Fukuchi, M. Akaki, and J. Maeda, IEEE J. Quantum Electron. 41, 729 (2005).
    [CrossRef]
  11. V. G. Ta’eed, N. J. Baker, L. Fu, K. Finsterbusch, M. R. E. Lamont, D. J. Moss, H. C. Nguyen, B. J. Eggleton, D.-Y. Choi, S. Madden, and B. Luther-Davies, Opt. Express 15, 9205(2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
    [CrossRef]
  13. F. Luan, M. D. Pelusi, M. R. E. Lamont, D.-Y. Choi, S. Madden, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Opt. Express 17, 3514 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).
  15. X. Gai, S. Madden, D. Y. Choi, D. G. Bulla, and B. Luther-Davies, Opt. Express 18, 18866 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]

2010 (2)

J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
[CrossRef]

X. Gai, S. Madden, D. Y. Choi, D. G. Bulla, and B. Luther-Davies, Opt. Express 18, 18866 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

2009 (2)

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

F. Luan, M. D. Pelusi, M. R. E. Lamont, D.-Y. Choi, S. Madden, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Opt. Express 17, 3514 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

2008 (2)

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

D. M. F. Lai, C. H. Kwok, and K. K. Y. Wong, Opt. Express 16, 18362 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (1)

2006 (3)

2005 (1)

Y. Fukuchi, M. Akaki, and J. Maeda, IEEE J. Quantum Electron. 41, 729 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

2002 (1)

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

1998 (1)

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).

Akaki, M.

Y. Fukuchi, M. Akaki, and J. Maeda, IEEE J. Quantum Electron. 41, 729 (2005).
[CrossRef]

Akanbi, O.

Alam, S. U.

Baker, N. J.

Bulla, D. A.

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

Bulla, D. G.

Burdge, G.

Byun, Y. T.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

Chang, G. K.

Chen, L. R.

J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
[CrossRef]

Choi, D. Y.

Choi, D.-Y.

Durkin, M.

Eggleton, B. J.

Fejer, M. M.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

S. E. Kumar, A. E. Willner, D. Gurkan, K. R. Parameswaran, and M. M. Fejer, Opt. Express 14, 10255 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Finsterbusch, K.

Fu, L.

Fukuchi, Y.

Y. Fukuchi, M. Akaki, and J. Maeda, IEEE J. Quantum Electron. 41, 729 (2005).
[CrossRef]

Gai, X.

Grudinin, A.

Gurkan, D.

Huang, D. X.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

Ibsen, M.

Jhon, Y. M.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

Khrushchev, I.

Kim, B. C.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

Kim, J. H.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

Kim, S. H.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

Kumar, S. E.

Kwok, C. H.

Lai, D. M. F.

Lamont, M. R. E.

Lee, S.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

Luan, F.

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

F. Luan, M. D. Pelusi, M. R. E. Lamont, D.-Y. Choi, S. Madden, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Opt. Express 17, 3514 (2009).
[CrossRef] [PubMed]

Luther-Davies, B.

Madden, S.

Madden, S. J.

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

Maeda, J.

Y. Fukuchi, M. Akaki, and J. Maeda, IEEE J. Quantum Electron. 41, 729 (2005).
[CrossRef]

Moss, D. J.

Nguyen, H. C.

Parameswaran, K. R.

Pelusi, M.

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

Pelusi, M. D.

Qiu, J.

J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
[CrossRef]

Rochette, M.

J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
[CrossRef]

Sun, J.

Sun, J. Q.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

Sun, K.

J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
[CrossRef]

Sun, Q.

Sun, Q. Z.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

Ta’eed, V. G.

Vo, T. D.

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

Wang, D. L.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

Wang, J.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

J. Wang, J. Sun, and Q. Sun, Opt. Lett. 31, 1711 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

White, I.

Willner, A. E.

Wong, K. K. Y.

Woo, D. H.

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

Yu, J. J.

Zhang, X. L.

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

Y. Fukuchi, M. Akaki, and J. Maeda, IEEE J. Quantum Electron. 41, 729 (2005).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (3)

J. Wang, J. Q. Sun, Q. Z. Sun, D. L. Wang, X. L. Zhang, D. X. Huang, and M. M. Fejer, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 211 (2008).
[CrossRef]

J. H. Kim, Y. M. Jhon, Y. T. Byun, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 1436 (2002).
[CrossRef]

J. Qiu, K. Sun, M. Rochette, and L. R. Chen, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 1199 (2010).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

Jpn. J. Appl. Phys. Series (1)

J. H. Kim, B. C. Kim, Y. T. Byun, Y. M. Jhon, S. Lee, D. H. Woo, and S. H. Kim, Jpn. J. Appl. Phys. Series 43, 608 (2004).
[CrossRef]

Nat. Photon. (1)

M. Pelusi, F. Luan, T. D. Vo, M. R. E. Lamont, S. J. Madden, D. A. Bulla, D.-Y. Choi, B. Luther-Davies, and B. J. Eggleton, Nat. Photon. 3, 139 (2009).
[CrossRef]

Opt. Express (5)

Opt. Lett. (2)

Other (1)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2001).

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

Concept of optical pulse erasure using χ ( 3 ) nonlinear processes when pulses are copropagated.

Fig. 2
Fig. 2

Experimental setup for realizing optical pulse erasure in an As 2 S 3 waveguide.

Fig. 3
Fig. 3

Measured (solid curve) and simulated (dashed curve) channel 1 output pulse normalized using the power for the largest delay and normalized output spectra for different pulse delays between the two channels showing erasure of the channel 1 pulse due to the combined effect of FWM and XPM for the complete overlap.

Fig. 4
Fig. 4

Experimental (circles) and simulated (dashed curve) channel 1 depletion calculated using the expression 10 log 10 ( P out ( t delay ) / P out ( t delay max ) ) as a function of delay for a 7 ps pulse.

Fig. 5
Fig. 5

Depletion of a 7 ps pulse as a function of delay for different output filter bandwidths with the inset showing the effect of the filter bandwidth on the output spectrum at a zero delay.

Equations (1)

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

η = P 3 ( L ) / P 3 ( 0 ) = 1 + 2 γ P 1 P 2 sinh 2 ( g L ) ,

Metrics