Abstract

We report octave-spanning spectrum generated in a tapered silica photonic crystal fiber by a mode-locked Yb:fiber ring laser at a repetition rate as high as 528 MHz. The output pulses from this laser were compressed to 62 fs. By controlling the hole expansion and core diameter, a silica PCF was tapered to 20 cm with an optimal d/Λ ratio of 0.6. Pulses with the energy of 280 pJ and the peak power of 4.5 kW were injected into the tapered fiber and the pulse spectrum was expanded from 500 to 1600 nm at the level of 30dB.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. T. Cundiff, Nature 450, 1175 (2007).
    [CrossRef]
  2. T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
    [CrossRef]
  3. R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
    [CrossRef]
  4. T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
    [CrossRef]
  5. A. Wang, H. Yang, and Z. Zhang, Opt. Express 19, 25412 (2011).
    [CrossRef]
  6. H. Yang, A. Wang, and Z. Zhang, Opt. Lett. 37, 954 (2012).
    [CrossRef]
  7. C. Farrell, K. A. Serrels, T. R. Lundquist, P. Vedagarbha, and D. T. Reid, Opt. Lett. 37, 1778 (2012).
    [CrossRef]
  8. H. Hundertmark, S. Rammler, T. Wilken, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and P. S. Russell, Opt. Express 17, 1919 (2009).
    [CrossRef]
  9. D. D. Hudson, S. A. Dekker, E. C. Mägi, A. C. Judge, S. D. Jackson, E. Li, J. S. Sanghera, L. B. Shaw, I. D. Aggarwal, and B. J. Eggleton, Opt. Lett. 36, 1122 (2011).
    [CrossRef]
  10. X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
    [CrossRef]
  11. T. A. Birks and Y. W. Li, J. Lightwave Technol. 10, 432 (1992).
    [CrossRef]
  12. T. A. Birks, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Opt. Lett. 25, 1415 (2000).
    [CrossRef]
  13. W. Wadsworth, A. Witkowska, S. Leon-Saval, and T. Birks, Opt. Express 13, 6541 (2005).
    [CrossRef]
  14. S. T. Sørensen, A. Judge, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Lett. 36, 816 (2011).
    [CrossRef]
  15. S. T. Sørensen, U. Møller, C. Larsen, P. M. Moselund, C. Jakobsen, J. Johansen, T. V. Andersen, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Express 20, 10635 (2012).
    [CrossRef]
  16. U. Møller, S. T. Sørensen, C. Larsen, P. M. Moselund, C. Jakobsen, J. Johansen, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Fiber Technol. 18, 304 (2012).
    [CrossRef]
  17. U. Møller, S. T. Sørensen, C. Jakobsen, J. Johansen, P. M. Moselund, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Express 20, 2851 (2012).
    [CrossRef]
  18. S. T. Sørensen, O. Bang, B. Wetzel, and J. M. Dudley, Opt. Commun. 285, 2451 (2012).
    [CrossRef]
  19. P. Li, G. Wang, C. Li, A. Wang, Z. Zhang, F. Meng, S. Cao, and Z. Fang, Opt. Express 20, 16017 (2012).
    [CrossRef]
  20. S. P. Stark, T. Steinmetz, R. A. Probst, H. Hundertmark, T. Wilken, T. W. Hänsch, Th. Udem, P. St. J. Russell, and R. Holzwarth, Opt. Express 19, 15690 (2011).
    [CrossRef]
  21. P. Pal, W. H. Knox, I. Hartl, and M. E. Fermann, Opt. Express 15, 12161 (2007).
    [CrossRef]

2012

2011

2010

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

2009

2008

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

2007

2005

W. Wadsworth, A. Witkowska, S. Leon-Saval, and T. Birks, Opt. Express 13, 6541 (2005).
[CrossRef]

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

2000

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

T. A. Birks, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Opt. Lett. 25, 1415 (2000).
[CrossRef]

1992

T. A. Birks and Y. W. Li, J. Lightwave Technol. 10, 432 (1992).
[CrossRef]

Aggarwal, I. D.

Andersen, T. V.

Araujo-Hauck, C.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Bang, O.

Birks, T.

Birks, T. A.

Cao, S.

Cundiff, S. T.

S. T. Cundiff, Nature 450, 1175 (2007).
[CrossRef]

D’Odorico, S.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Dekker, S. A.

Dudley, J. M.

S. T. Sørensen, O. Bang, B. Wetzel, and J. M. Dudley, Opt. Commun. 285, 2451 (2012).
[CrossRef]

Eggleton, B. J.

Fang, Z.

Farrell, C.

Feng, X.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Fermann, M. E.

Finazzi, V.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Frampton, K.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Hänsch, T. W.

S. P. Stark, T. Steinmetz, R. A. Probst, H. Hundertmark, T. Wilken, T. W. Hänsch, Th. Udem, P. St. J. Russell, and R. Holzwarth, Opt. Express 19, 15690 (2011).
[CrossRef]

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

H. Hundertmark, S. Rammler, T. Wilken, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and P. S. Russell, Opt. Express 17, 1919 (2009).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

Hartl, I.

Holzwarth, R.

S. P. Stark, T. Steinmetz, R. A. Probst, H. Hundertmark, T. Wilken, T. W. Hänsch, Th. Udem, P. St. J. Russell, and R. Holzwarth, Opt. Express 19, 15690 (2011).
[CrossRef]

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

H. Hundertmark, S. Rammler, T. Wilken, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and P. S. Russell, Opt. Express 17, 1919 (2009).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

Hudson, D. D.

Hundertmark, H.

Jackson, S. D.

Jakobsen, C.

Johansen, J.

Judge, A.

Judge, A. C.

Kentischer, T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Knight, J. C.

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

Knox, W. H.

Larsen, C.

U. Møller, S. T. Sørensen, C. Larsen, P. M. Moselund, C. Jakobsen, J. Johansen, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Fiber Technol. 18, 304 (2012).
[CrossRef]

S. T. Sørensen, U. Møller, C. Larsen, P. M. Moselund, C. Jakobsen, J. Johansen, T. V. Andersen, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Express 20, 10635 (2012).
[CrossRef]

Leon-Saval, S.

Li, C.

Li, E.

Li, P.

Li, Y. W.

T. A. Birks and Y. W. Li, J. Lightwave Technol. 10, 432 (1992).
[CrossRef]

Lo Curto, G.

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

Lovis, C.

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

Lundquist, T. R.

Mägi, E. C.

Manescau, A.

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Meng, F.

Møller, U.

Monro, T. M.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Moore, R. C.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Moselund, P. M.

Murphy, M. T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Pal, P.

Pasquini, L.

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Petropoulos, P.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Probst, R. A.

Rammler, S.

Reid, D. T.

Richardson, D. J.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

Russell, P. S.

Russell, P. St. J.

Sanghera, J. S.

Schmidt, W.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Serrels, K. A.

Shaw, L. B.

Sørensen, S. T.

Stark, S. P.

Steinmetz, T.

S. P. Stark, T. Steinmetz, R. A. Probst, H. Hundertmark, T. Wilken, T. W. Hänsch, Th. Udem, P. St. J. Russell, and R. Holzwarth, Opt. Express 19, 15690 (2011).
[CrossRef]

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

Thomsen, C. L.

Udem, Th.

S. P. Stark, T. Steinmetz, R. A. Probst, H. Hundertmark, T. Wilken, T. W. Hänsch, Th. Udem, P. St. J. Russell, and R. Holzwarth, Opt. Express 19, 15690 (2011).
[CrossRef]

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (2008).
[CrossRef]

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

Vedagarbha, P.

Wadsworth, W.

Wadsworth, W. J.

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

T. A. Birks, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Opt. Lett. 25, 1415 (2000).
[CrossRef]

Wang, A.

Wang, G.

Wetzel, B.

S. T. Sørensen, O. Bang, B. Wetzel, and J. M. Dudley, Opt. Commun. 285, 2451 (2012).
[CrossRef]

Wilke, T.

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

Wilken, T.

Witkowska, A.

Yang, H.

Zhang, Z.

Electron. Lett.

X. Feng, T. M. Monro, V. Finazzi, R. C. Moore, K. Frampton, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Electron. Lett. 41, 835 (2005).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol.

T. A. Birks and Y. W. Li, J. Lightwave Technol. 10, 432 (1992).
[CrossRef]

Mon. Not. R. Astron. Soc.

T. Wilke, C. Lovis, A. Manescau, T. Steinmetz, L. Pasquini, G. Lo Curto, T. W. Hänsch, R. Holzwarth, and Th. Udem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 405, L16 (2010).
[CrossRef]

Nature

S. T. Cundiff, Nature 450, 1175 (2007).
[CrossRef]

Opt. Commun.

S. T. Sørensen, O. Bang, B. Wetzel, and J. M. Dudley, Opt. Commun. 285, 2451 (2012).
[CrossRef]

Opt. Express

Opt. Fiber Technol.

U. Møller, S. T. Sørensen, C. Larsen, P. M. Moselund, C. Jakobsen, J. Johansen, C. L. Thomsen, and O. Bang, Opt. Fiber Technol. 18, 304 (2012).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Rev. Lett.

R. Holzwarth, Th. Udem, T. W. Hänsch, J. C. Knight, W. J. Wadsworth, and P. St. J. Russell, Phys. Rev. Lett. 85, 2264 (2000).
[CrossRef]

Science

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, L. Pasquini, A. Manescau, S. D’Odorico, M. T. Murphy, T. Kentischer, W. Schmidt, and Th. Udem, Science 321, 1335 (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 (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Schematic of the laser. PBS, polarization beam splitter; λ/2, half-wave plate; λ/4, quarter-wave plate, WDM collimator; FR, faraday rotator; and YDF, Yb-doped fiber. (b) Spectrum of output pulses and (c) autocorrelation trace of the dechirped pulses shows a pulse width of 62 fs with Gauss profile assumed.

Fig. 2.
Fig. 2.

(Curve A–E): Calculated group velocity dispersion (GVD) of five uniform PCFs with different pitches (1.04, 1.06, 1.09, 1.11, and 1.18 μm for the Fiber A–E, respectively) and d/Λ ratios (0.53, 0.56, 0.6, 0.62, and 0.7 for the Fiber A–E, respectively). The core diameters of Fiber A–E are all same, 1.5 μm. Inset: scanning electron micrograph of untapered original fiber. Curve F: GVD curve of a commercial PCF (NKT NL-PM-750, marked as Fiber F) with the core diameter of 1.7 μm.

Fig. 3.
Fig. 3.

Simulated spectral broadening (in logarithmic scale) of 280 pJ pulses traversing 20 cm pieces of different fibers (Fiber A–F) with the GVD curves shown in Fig. 2.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Measured SCG with the real tapered fiber based on the geometry of Fiber C. Inset: photograph of output beam. (b) Simulated output spectrum with the real tapered fiber with 2 cm untapered region and (c) the calculated coherence of the SCG.

Fig. 5.
Fig. 5.

SCG with chirped pulses. (a) 500fs2 chirp, (b) 3000fs2 chirp, and (c) 1500fs2 chirp. Inset: output beam photographs and the photograph of the dispersed beam after the grating.

Metrics