Abstract

We investigate the gain spectral characteristics in the course of saturation in a Raman-assisted fiber optical parametric amplifier (FOPA). It is experimentally observed that the saturated gain spectrum is modified with suppressed signal wavelength dependence as compared to a conventional FOPA. The gain at signal wavelengths on both farther and closer sides of the unsaturated gain peak from the pump saturates in a similar way. The modification of the saturated gain spectrum is explained by distributed nonlinear phase mismatch caused by the Raman effect.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. Matsumoto and T. Kamio, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 610 (2008).
    [CrossRef]
  2. M. Gao, J. Kurumida, and S. Namiki, Opt. Lett. 35, 3468 (2010).
    [CrossRef]
  3. Z. Lali-Dastjerdi, M. Galili, H. C. H. Mulvad, H. Hu, L. K. Oxenløwe, K. Rottwitt, and C. Peucheret, Opt. Express 21, 25944 (2013).
    [CrossRef]
  4. F. P. R. Slavik, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrøm, R. Phelan, J. O’Gorman, A. Bogris, D. Syvridis, S. Dasgupta, P. Petropoulos, and D. J. Richardson, Nat. Photonics 4, 690 (2010).
    [CrossRef]
  5. K. Inoue and T. Mukai, Opt. Lett. 26, 10 (2001).
    [CrossRef]
  6. M. N. Islam, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 548 (2002).
    [CrossRef]
  7. C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
    [CrossRef]
  8. J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
    [CrossRef]
  9. S. H. Wang, L. Xu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, 2008), paper JThA13.
  10. M. E. Marhic, Fiber Optical Parametric Amplifiers, Oscillators and Related Devices (Cambridge University, 2007).
  11. X. Guo, X. Fu, and C. Shu, Opt. Lett. 38, 4405 (2013).
    [CrossRef]
  12. Z. Lali-Dastjerdi, K. Rottwitt, M. Galili, and C. Peucheret, Opt. Express 20, 15530 (2012).
    [CrossRef]

2013 (2)

2012 (1)

2010 (2)

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

M. Gao, J. Kurumida, and S. Namiki, Opt. Lett. 35, 3468 (2010).
[CrossRef]

2008 (1)

M. Matsumoto and T. Kamio, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 610 (2008).
[CrossRef]

2005 (1)

J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
[CrossRef]

2002 (1)

M. N. Islam, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 548 (2002).
[CrossRef]

2001 (2)

C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
[CrossRef]

K. Inoue and T. Mukai, Opt. Lett. 26, 10 (2001).
[CrossRef]

Andrekson, P. A.

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

Bogris, A.

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

Chestnut, D. A.

C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
[CrossRef]

Costa e Silva, M. B.

J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
[CrossRef]

Dasgupta, S.

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

de Matos, C. J. S.

C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
[CrossRef]

Ellis, A. D.

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

Freitas, J. F. L.

J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
[CrossRef]

Fu, X.

Galili, M.

Gao, M.

Gomes, A. S. L.

J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
[CrossRef]

Grüner-Nielsen, L.

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

Guo, X.

Herstrøm, S.

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

Hu, H.

Inoue, K.

Islam, M. N.

M. N. Islam, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 548 (2002).
[CrossRef]

Jakobsen, D.

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

Kakande, J.

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

Kamio, T.

M. Matsumoto and T. Kamio, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 610 (2008).
[CrossRef]

Kurumida, J.

Lali-Dastjerdi, Z.

Lundström, C.

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

Lüthi, S. R.

J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
[CrossRef]

Marhic, M. E.

M. E. Marhic, Fiber Optical Parametric Amplifiers, Oscillators and Related Devices (Cambridge University, 2007).

Matsumoto, M.

M. Matsumoto and T. Kamio, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 610 (2008).
[CrossRef]

Mukai, T.

Mulvad, H. C. H.

Namiki, S.

O’Gorman, J.

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

Oxenløwe, L. K.

Petropoulos, P.

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

Peucheret, C.

Phelan, R.

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

Reeves-Hall, P. C.

C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
[CrossRef]

Richardson, D. J.

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

Rottwitt, K.

Shu, C.

Sjödin, M.

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

Slavik, F. P. R.

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

Sygletos, S.

F. P. R. Slavik, J. Kakande, C. Lundström, M. Sjödin, P. A. Andrekson, R. Weerasuriya, S. Sygletos, A. D. Ellis, L. Grüner-Nielsen, D. Jakobsen, S. Herstrøm, 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.

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

Tam, H. Y.

S. H. Wang, L. Xu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, 2008), paper JThA13.

Taylor, J. R.

C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
[CrossRef]

Wai, P. K. A.

S. H. Wang, L. Xu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, 2008), paper JThA13.

Wang, S. H.

S. H. Wang, L. Xu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, 2008), paper JThA13.

Weerasuriya, R.

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

Xu, L.

S. H. Wang, L. Xu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, 2008), paper JThA13.

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (2)

M. Matsumoto and T. Kamio, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14, 610 (2008).
[CrossRef]

M. N. Islam, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 548 (2002).
[CrossRef]

Nat. Photonics (1)

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

Opt. Commun. (1)

J. F. L. Freitas, M. B. Costa e Silva, S. R. Lüthi, and A. S. L. Gomes, Opt. Commun. 255, 314 (2005).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett (1)

C. J. S. de Matos, D. A. Chestnut, P. C. Reeves-Hall, and J. R. Taylor, Opt. Lett 26, 1583 (2001).
[CrossRef]

Opt. Lett. (3)

Other (2)

S. H. Wang, L. Xu, P. K. A. Wai, and H. Y. Tam, in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest Series (Optical Society of America, 2008), paper JThA13.

M. E. Marhic, Fiber Optical Parametric Amplifiers, Oscillators and Related Devices (Cambridge University, 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.

Experimental setup of the Raman-assisted FOPA. TL, tunable laser; PM, phase modulator; PRBS, pseudorandom binary sequence; EDFA, erbium-doped fiber amplifier; OBPF, optical band pass filter; CIR, optical circulator; VOA, variable optical attenuator; HNLF, highly nonlinear fiber; and OSA, optical spectrum analyzer.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Raman gain spectrum of the 30.4 dBm Raman pump. (b) Gain spectra of the Raman-assisted FOPA at input signal powers of 25dBm (black triangles), 5dBm (red crosses), and 2dBm (blue diamonds). (c) Gain spectra of the conventional FOPA at input signal powers of 25dBm (black triangles), 8dBm (red crosses), and 5dBm (blue diamonds).

Fig. 3.
Fig. 3.

Signal output power as a function of input signal power for (a) Raman-assisted FOPA and (b) conventional FOPA. Triangles and diamonds are experimental results for the shorter and the longer wavelength, respectively. Dashed and solid curves are the corresponding simulation results.

Fig. 4.
Fig. 4.

Evolution of phase mismatch along the fiber in the Raman-assisted FOPA for signals at (a) 1544.5 and (b) 1549 nm. Curves with different colors are obtained with signals at different powers.

Fig. 5.
Fig. 5.

(a) Profiles of signal power for signals at 1544.5 and 1549 nm in the Raman-assisted FOPA. (b) Profiles of signal power for signals at 1543.5 and 1548 nm in the conventional FOPA. The input signal power is 5dBm.

Equations (2)

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

Δk=ΔkL+γ(2PpPsPi),
Δk=ΔkL+2γPp,

Metrics