Abstract

Phase regeneration of phase-shift keying signals is theoretically proposed, we believe for the first time, based on the efficient optical parametric amplification (OPA) process in a highly nonlinear symmetric hybrid plasmonic waveguide. This optimized stacked waveguide with nonlinear organic materials has a relatively low loss of about 0.005dB/μm and an effective nonlinear OPA coupling coefficient up to 60ps/m/W1/2. The phase-recovery process was achieved in this waveguide within a length as short as 150 μm.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. L. Brongersma and P. G. Kik, Surface Plasmon Nanophotonics (Springer, 2007).
  2. M. I. Stockman, Opt. Express 19, 22029 (2011).
    [CrossRef]
  3. M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
    [CrossRef]
  4. T. W. Baehr-Jones and M. J. Hochberg, J. Phys. Chem. C 112, 8085 (2008).
    [CrossRef]
  5. S. B. Hasan, C. Rockstuhl, T. Pertsch, and F. Lederer, J. Opt. Soc. Am. B 29, 1606 (2012).
    [CrossRef]
  6. Z. C. Ruan, G. Veronis, K. L. Vodopyanov, M. M. Fejer, and S. H. Fan, Opt. Express 17, 13502 (2009).
    [CrossRef]
  7. H. Lu, X. M. Liu, L. R. Wang, Y. K. Gong, and D. Mao, Opt. Express 19, 2910 (2011).
    [CrossRef]
  8. F. F. Lu, T. Li, X. P. Hu, Q. Q. Cheng, S. N. Zhu, and Y. Y. Zhu, Opt. Lett. 36, 3371 (2011).
    [CrossRef]
  9. R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
    [CrossRef]
  10. Y. S. Bian, Z. Zheng, X. Zhao, J. S. Zhu, and T. Zhou, Opt. Express 17, 21320 (2009).
    [CrossRef]
  11. L. Chen, T. Zhang, X. Li, and W. P. Huang, Opt. Express 20, 20535 (2012).
    [CrossRef]
  12. P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972).
    [CrossRef]
  13. L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
    [CrossRef]
  14. G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
    [CrossRef]
  15. J. J. Ju, J. Kim, J. Y. Do, M. S. Kim, S. K. Park, S. T. Park, and M. H. Lee, Opt. Lett. 29, 89 (2004).
    [CrossRef]
  16. Http://www.comsol.com/ .
  17. G. Lifante and J. Wiley, Integrated Photonics: Fundamentals (Wiley Online Library, 2003).
  18. F. F. Lu, T. Li, J. Xu, Z. D. Xie, L. Li, S. N. Zhu, and Y. Y. Zhu, Opt. Express 19, 2858 (2011).
    [CrossRef]
  19. R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
    [CrossRef]
  20. A. R. Davoyan, I. V. Shadrivov, and Y. S. Kivshar, Opt. Express 17, 20063 (2009).
    [CrossRef]

2012 (4)

2011 (4)

2010 (1)

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

2009 (3)

2008 (2)

T. W. Baehr-Jones and M. J. Hochberg, J. Phys. Chem. C 112, 8085 (2008).
[CrossRef]

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

2004 (1)

2003 (1)

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

1972 (1)

P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972).
[CrossRef]

Alloatti, L.

Andrekson, P. A.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Baehr-Jones, T. W.

T. W. Baehr-Jones and M. J. Hochberg, J. Phys. Chem. C 112, 8085 (2008).
[CrossRef]

Bian, Y. S.

Bogris, A.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Brongersma, M. L.

M. L. Brongersma and P. G. Kik, Surface Plasmon Nanophotonics (Springer, 2007).

Chen, L.

Cheng, Q. Q.

Christy, R. W.

P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972).
[CrossRef]

Dasgupta, S.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Davoyan, A. R.

Do, J. Y.

Ducci, S.

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

Ellis, A. D.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Fan, S. H.

Fejer, M. M.

Freude, W.

Genov, D. A.

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

Gong, Y. K.

Grüner-Nielsen, L.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Hasan, S. B.

Herstrlm, S.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Hierle, R.

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

Hochberg, M. J.

T. W. Baehr-Jones and M. J. Hochberg, J. Phys. Chem. C 112, 8085 (2008).
[CrossRef]

Hu, X. P.

Huang, W. P.

Jakobsen, D.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Johnson, P. B.

P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972).
[CrossRef]

Josse, D.

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

Ju, J. J.

Kakande, J.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Kauranen, M.

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

Kik, P. G.

M. L. Brongersma and P. G. Kik, Surface Plasmon Nanophotonics (Springer, 2007).

Kim, J.

Kim, M. S.

Kivshar, Y. S.

Koos, C.

Korn, D.

Lederer, F.

Lee, M. H.

Leuthold, J.

Li, L.

Li, T.

Li, X.

Lifante, G.

G. Lifante and J. Wiley, Integrated Photonics: Fundamentals (Wiley Online Library, 2003).

Liu, X. M.

Lu, F. F.

Lu, H.

Lundström, C.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Mao, D.

Martin, G.

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

O’Gorman, J.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Oulton, R. F.

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

Park, S. K.

Park, S. T.

Parmigiani, F.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Pertsch, T.

Petropoulos, P.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Phelan, R.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Pile, D. F. P.

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

Richardson, D. J.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Rockstuhl, C.

Ruan, Z. C.

Shadrivov, I. V.

Sjödin, M.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Slavík, R.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Sorger, V. J.

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

Stockman, M. I.

Sygletos, S.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Syvridis, D.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Veronis, G.

Vodopyanov, K. L.

Wang, L. R.

Weerasuriya, R.

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Weimann, C.

Wiley, J.

G. Lifante and J. Wiley, Integrated Photonics: Fundamentals (Wiley Online Library, 2003).

Xie, Z. D.

Xu, J.

Zayats, A. V.

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

Zhang, T.

Zhang, X.

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

Zhao, X.

Zheng, Z.

Zhou, T.

Zhu, J. S.

Zhu, S. N.

Zhu, Y. Y.

Zyss, J.

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

G. Martin, S. Ducci, R. Hierle, D. Josse, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 83, 1086 (2003).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (1)

J. Phys. Chem. C (1)

T. W. Baehr-Jones and M. J. Hochberg, J. Phys. Chem. C 112, 8085 (2008).
[CrossRef]

Nat. Photonics (3)

M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
[CrossRef]

R. F. Oulton, V. J. Sorger, D. A. Genov, D. F. P. Pile, and X. Zhang, Nat. Photonics 2, 496 (2008).
[CrossRef]

R. Slavík, F. Parmigiani, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrłm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
[CrossRef]

Opt. Express (8)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (1)

P. B. Johnson and R. W. Christy, Phys. Rev. B 6, 4370 (1972).
[CrossRef]

Other (3)

Http://www.comsol.com/ .

G. Lifante and J. Wiley, Integrated Photonics: Fundamentals (Wiley Online Library, 2003).

M. L. Brongersma and P. G. Kik, Surface Plasmon Nanophotonics (Springer, 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 (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Schematic diagram of the proposed SHPW; Ey distributions at (b) SW and (c) PW.

Fig. 2.
Fig. 2.

Intensity and phase evolutions in the propagation when φs(0)=0.

Fig. 3.
Fig. 3.

Phase evolutions in the propagation when (a), (b) φs(0)=0.2π and (c), (d) φs(0)=0.8π.

Fig. 4.
Fig. 4.

Gain and output phase of SW versus the input phase of SW when L=150μm.

Equations (2)

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

Asz=αs2As+iωs4κsAs*Apexp(iΔβz),
Apz=αp2Ap+iωs4κpAsAsexp(iΔβz),

Metrics