Abstract

A compact semiconductor mode-locked laser (MLL) is presented that demonstrates strong passive Q-switched mode-locking over a wide range of drive conditions. The Q-switched frequency is tunable between 1 and 4 GHz for mode-locked pulses widths around 3.5 ps. The maximum ratio of peak to average power of the pulse-train is >120, greatly exceeding that of similarly sized passively MLLs.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
    [CrossRef]
  2. M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
    [CrossRef]
  3. M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
    [CrossRef]
  4. M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
    [CrossRef]
  5. S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
    [CrossRef]
  6. M. B. Flynn, L. O’Faolain, and T. F. Krauss, IEEE J. Quantum Electron. 40, 8 (2004).
    [CrossRef]
  7. P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
    [CrossRef]
  8. B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
    [CrossRef]
  9. M. J. Strain, P. M. Stolarz, and M. Sorel, IEEE J. Quantum Electron. 47, 4 (2011).
    [CrossRef]

2011

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

M. J. Strain, P. M. Stolarz, and M. Sorel, IEEE J. Quantum Electron. 47, 4 (2011).
[CrossRef]

2010

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

2009

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

2008

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

2007

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

2006

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

2004

M. B. Flynn, L. O’Faolain, and T. F. Krauss, IEEE J. Quantum Electron. 40, 8 (2004).
[CrossRef]

Anantathanasarn, S.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Baek, J. H.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Balle, S.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Bandelow, U.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Baney, D. M.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Barrios, P. J.

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

Ben Yoo, S. J.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Bente, E. A. J. M.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Bryce, A. C.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Cheung, S.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Fidorra, S.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Flynn, M. B.

M. B. Flynn, L. O’Faolain, and T. F. Krauss, IEEE J. Quantum Electron. 40, 8 (2004).
[CrossRef]

Fontaine, N. K.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Heck, M. J. R.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Heidrich, H.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Hou, L.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Huttl, B.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Ironside, C. N.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Javaloyes, J.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Kaiser, R.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Kindel, Ch.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Krauss, T. F.

M. B. Flynn, L. O’Faolain, and T. F. Krauss, IEEE J. Quantum Electron. 40, 8 (2004).
[CrossRef]

Liu, J. R.

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

Lu, Z. G.

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

Mezosi, G.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Notzel, R.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

O’Faolain, L.

M. B. Flynn, L. O’Faolain, and T. F. Krauss, IEEE J. Quantum Electron. 40, 8 (2004).
[CrossRef]

Oei, Y. S.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Penty, R. V.

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Poitras, D.

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

Poole, P. J.

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

Radziunas, M.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Rae, A. R.

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Raymond, S.

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

Rehbein, W.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Sahin, G.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Scott, R. P.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Smalbrugge, B.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Smit, M. K.

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Soares, F. M.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Sorel, M.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

M. J. Strain, P. M. Stolarz, and M. Sorel, IEEE J. Quantum Electron. 47, 4 (2011).
[CrossRef]

Stolarz, P. M.

M. J. Strain, P. M. Stolarz, and M. Sorel, IEEE J. Quantum Electron. 47, 4 (2011).
[CrossRef]

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

Stolpe, H.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

Strain, M. J.

M. J. Strain, P. M. Stolarz, and M. Sorel, IEEE J. Quantum Electron. 47, 4 (2011).
[CrossRef]

Thompson, M. G.

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Vladimirov, A.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

White, I. H.

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Xia, M.

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

Zhou, X.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

B. Huttl, R. Kaiser, Ch. Kindel, S. Fidorra, W. Rehbein, H. Stolpe, G. Sahin, U. Bandelow, M. Radziunas, A. Vladimirov, and H. Heidrich, Appl. Phys. Lett. 88, 221104 (2006).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

M. J. Strain, P. M. Stolarz, and M. Sorel, IEEE J. Quantum Electron. 47, 4 (2011).
[CrossRef]

M. B. Flynn, L. O’Faolain, and T. F. Krauss, IEEE J. Quantum Electron. 40, 8 (2004).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 15, 3 (2009).
[CrossRef]

M. G. Thompson, A. R. Rae, M. Xia, R. V. Penty, and I. H. White, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 5 (2011).
[CrossRef]

IEEE Photon. J.

P. M. Stolarz, J. Javaloyes, G. Mezosi, L. Hou, C. N. Ironside, M. Sorel, A. C. Bryce, and S. Balle, IEEE Photon. J. 3, 6 (2011).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

S. Cheung, J. H. Baek, R. P. Scott, N. K. Fontaine, F. M. Soares, X. Zhou, D. M. Baney, and S. J. Ben Yoo, IEEE Photon. Technol. Lett. 22, 24 (2010).
[CrossRef]

Opt. Express

M. J. R. Heck, E. A. J. M. Bente, B. Smalbrugge, Y. S. Oei, M. K. Smit, S. Anantathanasarn, and R. Notzel, Opt. Express 15, 25 (2007).
[CrossRef]

Z. G. Lu, J. R. Liu, S. Raymond, P. J. Poole, P. J. Barrios, and D. Poitras, Opt. Express 16, 14 (2008).
[CrossRef]

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 (6)

Fig. 1.
Fig. 1.

Schematic of a three-section DBR MLL.

Fig. 2.
Fig. 2.

Operating regimes of a DBR MLL as a function of drive conditions. (I) Unstable mode-locking. (II) Mode-locking. (III) Mode-locking with Q-switched instabilities. (IV) Full Q-switched mode-locking.

Fig. 3.
Fig. 3.

Autocorrelation traces, optical, and RF spectra for DBR MLLs operating under regions I (a)–(c), II (d)–(f), and III (g)–(i).

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Autocorrelation, (b) optical, and (c) RF spectra for a DBR MLL operating in the Q-switched mode-locking region.

Fig. 5.
Fig. 5.

Ratio of peak to average power for a DBR MLL across operating regimes II–IV.

Fig. 6.
Fig. 6.

Frequency map of fundamental Q-switching frequency as a function of drive conditions. The hatched area does not exhibit full Q-switched operation.

Metrics