Abstract

We demonstrate all-optical control of group velocity dispersion (GVD) via optical Kerr effect in highly nonlinear tellurite photonic crystal fibers. The redshift of the zero-dispersion wavelength is over 307 nm, measured by soliton self-frequency shift cancellation, when the pump peak power of a 1.56 μm femtosecond fiber laser is increased to 11.6 kW. The all-optical control of GVD not only offers a new platform for constructing all-optical-control photonic devices but also promises a new class of experiments in nonlinear fiber optics and light–matter interactions.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University, 2000).
  2. K. Okamoto, Fundamental of Optical Waveguides(Academic, 2006).
  3. W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
    [CrossRef]
  4. D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
    [CrossRef]
  5. J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
    [CrossRef]
  6. D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
    [CrossRef]
  7. K. Okamoto and E. A. J. Marcatili, IEEE J. Lightwave Technol. 7, 1988 (1989).
    [CrossRef]
  8. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2007).
  9. G. S. Qin, X. Yan, C. Kito, M. S. Liao, T. Suzuki, A. Mori, and Y. Ohishi, Opt. Lett. 35, 136 (2010).
    [CrossRef]
  10. B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, Nat. Photonics 5, 141 (2011).
    [CrossRef]
  11. D. V. Skryabin and A. V. Gorbach, Rev. Mod. Phys. 82, 1287 (2010).
    [CrossRef]
  12. A. C. Judge, O. Bang, B. J. Eggleton, B. T. Kuhlmey, E. C. Mägi, R. Pant, and C. Martijn de Sterke, J. Opt. Soc. Am. B 26, 2064 (2009).
    [CrossRef]
  13. F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
    [CrossRef]
  14. N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
    [CrossRef]
  15. C. Chaudhari, M. Liao, T. Suzuki, and Y. Ohishi, J. Lightwave Technol. 30, 2069 (2012).
    [CrossRef]
  16. S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
    [CrossRef]

2012

2011

B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, Nat. Photonics 5, 141 (2011).
[CrossRef]

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

2010

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

D. V. Skryabin and A. V. Gorbach, Rev. Mod. Phys. 82, 1287 (2010).
[CrossRef]

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

G. S. Qin, X. Yan, C. Kito, M. S. Liao, T. Suzuki, A. Mori, and Y. Ohishi, Opt. Lett. 35, 136 (2010).
[CrossRef]

2009

2006

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

2003

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
[CrossRef]

1989

K. Okamoto and E. A. J. Marcatili, IEEE J. Lightwave Technol. 7, 1988 (1989).
[CrossRef]

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2007).

Ahmad, F. R.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Alic, N.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Bang, O.

Biancalana, F.

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Boggio, J. M. C.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Born, M.

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University, 2000).

Chaudhari, C.

Coen, S.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

de Sterke, C. Martijn

Divliansky, I. B.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Dudley, J. M.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

Efimov, A.

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Eggleton, B. J.

Gaeta, A. L.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Gallagher, M. T.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Genty, G.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

Gorbach, A. V.

D. V. Skryabin and A. V. Gorbach, Rev. Mod. Phys. 82, 1287 (2010).
[CrossRef]

Granzow, N.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

Judge, A. C.

Kito, C.

Knight, J. C.

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
[CrossRef]

Koch, K. W.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Kuhlmey, B. T.

Liao, M.

Liao, M. S.

Luan, F.

D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
[CrossRef]

Luther-Davies, B.

B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, Nat. Photonics 5, 141 (2011).
[CrossRef]

Mägi, E. C.

Marcatili, E. A. J.

K. Okamoto and E. A. J. Marcatili, IEEE J. Lightwave Technol. 7, 1988 (1989).
[CrossRef]

Mookherjea, S.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Mori, A.

Moro, S.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Müller, D.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Ohishi, Y.

Okamoto, K.

K. Okamoto and E. A. J. Marcatili, IEEE J. Lightwave Technol. 7, 1988 (1989).
[CrossRef]

K. Okamoto, Fundamental of Optical Waveguides(Academic, 2006).

Omenetto, F. G.

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Ouzounov, D. G.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Pant, R.

Park, J. S.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Qin, G. S.

Radic, S.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

Reeves, W. H.

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Richardson, K.

B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, Nat. Photonics 5, 141 (2011).
[CrossRef]

Russell, P. St. J.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
[CrossRef]

Schmidt, M. A.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

Silcox, J.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Skryabin, D. V.

D. V. Skryabin and A. V. Gorbach, Rev. Mod. Phys. 82, 1287 (2010).
[CrossRef]

D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
[CrossRef]

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Stark, S.

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

Stark, S. P.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

Suzuki, T.

Taylor, A. J.

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Thomas, M. G.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Tran, T. X.

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

Tverjanovich, A. S.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

Venkataraman, N.

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

Wolf, E.

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University, 2000).

Wondraczek, L.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

Yan, X.

Zlatanovic, S.

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

IEEE J. Lightwave Technol.

K. Okamoto and E. A. J. Marcatili, IEEE J. Lightwave Technol. 7, 1988 (1989).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol.

J. Opt. Soc. Am. B

Nat. Photonics

S. Zlatanovic, J. S. Park, S. Moro, J. M. C. Boggio, I. B. Divliansky, N. Alic, S. Mookherjea, and S. Radic, Nat. Photonics 4, 561 (2010).
[CrossRef]

B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, Nat. Photonics 5, 141 (2011).
[CrossRef]

Nature

W. H. Reeves, D. V. Skryabin, F. Biancalana, J. C. Knight, P. St. J. Russell, F. G. Omenetto, A. Efimov, and A. J. Taylor, Nature 424, 511 (2003).
[CrossRef]

Opt. Express.

N. Granzow, S. P. Stark, M. A. Schmidt, A. S. Tverjanovich, L. Wondraczek, and P. St. J. Russell, Opt. Express. 19, 21003 (2011).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. Lett.

F. Biancalana, T. X. Tran, S. Stark, M. A. Schmidt, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 105, 93904 (2010).
[CrossRef]

Rev. Mod. Phys.

D. V. Skryabin and A. V. Gorbach, Rev. Mod. Phys. 82, 1287 (2010).
[CrossRef]

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[CrossRef]

Science

D. G. Ouzounov, F. R. Ahmad, D. Müller, N. Venkataraman, M. T. Gallagher, M. G. Thomas, J. Silcox, K. W. Koch, and A. L. Gaeta, Science 301, 1702 (2003).
[CrossRef]

D. V. Skryabin, F. Luan, J. C. Knight, and P. St. J. Russell, Science 301, 1705 (2003).
[CrossRef]

Other

M. Born and E. Wolf, Principles of Optics (Cambridge University, 2000).

K. Okamoto, Fundamental of Optical Waveguides(Academic, 2006).

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 2007).

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.

Schematic of GVD control by light.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) GVD profiles in the air-cladding silica fiber pumped by a 0.86 μm femtosecond fiber laser with a pulse width of 200 fs and a peak power of 0 (dotted curve) and 40 kW (solid curve). (b) GVD profiles in the air-cladding tellurite fiber pumped by a 1.56 μm femtosecond fiber laser with a pulse width of 200 fs and a peak power of 0 (dotted curve) and 40 kW (solid curve).

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Cross section of the fabricated fiber. (b) GVD profile of the fabricated fiber.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Measured spectral evolution of 1.56 μm femtosecond laser with the average pump power. (b) Dependence of simulated spectra on the average pump power when SSFSC occurs in 25 cm long tellurite PCFs pumped by a 1.56 μm femtosecond fiber laser with a pulse width of 200 fs.

Fig. 5.
Fig. 5.

Wavelength dependence of the soliton (solid circles) and redshifted dispersive wave (solid squares) on the average pump power.

Metrics