Abstract

A compact optical microfiber phase modulator with MHz bandwidth is presented. A micrometer-diameter microfiber is wound on a millimeter-diameter piezoelectric ceramic rod with two electrodes. When a voltage is applied to the piezoelectric ceramic, the rod is strained, leading to a phase change along the microfiber; because of the small size, the optical microfiber phase modulator can have as high as a few MHz bandwidth response.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
    [CrossRef]
  2. S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).
  3. D. Jackson, R. Priest, A. Dandridge, and A. Tveten, Appl. Opt. 19, 2926 (1980).
  4. G. Martini, Opt. Quantum Electron. 19, 179 (1987).
  5. F. Trowbridge and R. Phillips, Opt. Lett. 6, 636 (1981).
    [CrossRef]
  6. N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).
  7. M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).
  8. D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
    [CrossRef]
  9. G. Brambilla, J. Opt. 12, 043001 (2010).
    [CrossRef]
  10. H. Yu, S. Wang, J. Fu, M. Qiu, Y. Li, F. Gu, and L. Tong, Appl. Opt. 48, 4365 (2009).
  11. D. Marcuse, J. Opt. Soc. Am. 66, 216 (1976).
    [CrossRef]
  12. N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).
  13. Y. Li and L. Tong, Opt. Lett. 33, 303 (2008).
    [CrossRef]
  14. G. Y. Chen, X. L. Zhang, G. Brambilla, and T. P. Newson, Opt. Lett. 36, 3669 (2011).
    [CrossRef]

2011

2010

G. Brambilla, J. Opt. 12, 043001 (2010).
[CrossRef]

2009

2008

N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).

Y. Li and L. Tong, Opt. Lett. 33, 303 (2008).
[CrossRef]

2001

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

2000

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).

1996

N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).

1994

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

1987

G. Martini, Opt. Quantum Electron. 19, 179 (1987).

1981

1980

1976

Attanasio, D. V.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Bossi, D. E.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Brambilla, G.

G. Y. Chen, X. L. Zhang, G. Brambilla, and T. P. Newson, Opt. Lett. 36, 3669 (2011).
[CrossRef]

G. Brambilla, J. Opt. 12, 043001 (2010).
[CrossRef]

N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).

Broderick, N. G. R.

N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).

Chen, G. Y.

Clarka, S. A.

S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).

Costantini, D. M.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

Cuishawa, B.

S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).

Dandridge, A.

Dawnayb, E. J. C.

S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).

Days, I. E.

S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).

Fox, G. R.

N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).

Fritz, D. J.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Fu, J.

Gu, F.

Hallemeier, P. F.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Imai, M.

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

Jackson, D.

Kissa, K. M.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Ky, N. H.

N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).

Lafaw, D. A.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Li, Y.

Limberger, H. G.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).

Maack, D.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Marcuse, D.

Martini, G.

G. Martini, Opt. Quantum Electron. 19, 179 (1987).

McBrien, G. J.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Motoi, K.

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

Muller, C. A. P.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

Muralt, P.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

Murphy, E. J.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Newson, T. P.

Odajima, A.

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

Petrovich, M.

N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).

Phillips, R.

Priest, R.

Qiu, M.

Sakaguchi, T.

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

Salathe, R. P.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).

Satoh, S.

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

Setter, N.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

Tong, L.

Trowbridge, F.

Tveten, A.

Vukovic, N.

N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).

Wang, S.

Wooten, E. L.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Yi-Yan, A.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

Yu, H.

Zhang, X. L.

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

D. M. Costantini, H. G. Limberger, R. P. Salathe, C. A. P. Muller, P. Muralt, and N. Setter, Appl. Phys. Lett. 78, 2193 (2001).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

E. L. Wooten, K. M. Kissa, A. Yi-Yan, E. J. Murphy, D. A. Lafaw, P. F. Hallemeier, D. Maack, D. V. Attanasio, D. J. Fritz, G. J. McBrien, and D. E. Bossi, IEEE J. Quantum Electron. 6, 69 (2000).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett.

N. Vukovic, N. G. R. Broderick, M. Petrovich, and G. Brambilla, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 1264 (2008).

M. Imai, S. Satoh, T. Sakaguchi, K. Motoi, and A. Odajima, IEEE Photon. Technol. Lett. 6, 956 (1994).

J. Lightwave Technol.

N. H. Ky, H. G. Limberger, R. P. Salathe, and G. R. Fox, J. Lightwave Technol. 14, 23 (1996).

J. Opt.

G. Brambilla, J. Opt. 12, 043001 (2010).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am.

Opt. Lett.

Opt. Quantum Electron.

G. Martini, Opt. Quantum Electron. 19, 179 (1987).

Proc. SPIE

S. A. Clarka, B. Cuishawa, E. J. C. Dawnayb, and I. E. Days, Proc. SPIE 3936, 16 (2000).

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.

Bending loss of a 2 μm diameter silica optical microfiber embedded into a polymer with refractive index n2=1.37 at wavelength λ=1550nm.

Fig. 2.
Fig. 2.

Schematic illustration (a) and photograph (b) of the PZT OM phase modulator.

Fig. 3.
Fig. 3.

Schematic diagram of the measurement system.

Fig. 4.
Fig. 4.

Measured frequency response of the PZT OM modulator.

Fig. 5.
Fig. 5.

Measured (dots) and fitted (line) linear response of the PZT OM modulator at 186 kHz frequency.

Equations (10)

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

α=10log{1πk02(n12neff2)exp[23k0(neff2n22)3/2neff2R]2γ3/2V2RK0(γa)K2(γa)},
V=k0a(n12n22)1/2;γ=k0(neff2n22)1/2;
ϕ=KV,
I=A+Bcosθ(t),
vi=B/A.
I=A+Bcos[ϕscos(ωst+φ0)+ϕ0(t)],
I=ABsin[ϕscos(ωst+φ0)].
I=ABϕscos(ωst+φ0).
I=Bϕscos(ωst+φ0).
ϕs=I/B.

Metrics