Abstract

The possible realization of an active electro-optical control of the nonlinear second-harmonic generation (SHG) mechanism in a plasmonic slot waveguide is theoretically investigated. Both the conventional SHG and the electrically induced SHG are taken into account with a moderate pump power of 40 mW at the fundamental wavelength (1550 nm). The generated power of the second-harmonic frequency can be modulated by the applied voltage in a quadratic and almost linear form for centrosymmetric and noncentrosymmetric nonlinear polymers integrated in the slot, respectively. Converted power up to 140 μW within a short distance of only 16 μm is predicted for a voltage of 10 V. This mechanism may open a new route to realize high-speed advanced modulations or inversely to detect ultrafast electrical signals.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
    [CrossRef]
  2. C. G. Bethea, Appl. Opt. 14, 2435 (1975).
    [CrossRef]
  3. K. Kikuchi and K. Tada, Opt. Quantum Electron. 12, 199 (1980).
    [CrossRef]
  4. R. Kashyap, J. Opt. Soc. Am. B 6, 313 (1989).
    [CrossRef]
  5. P. S. Weitzman, J. J. Kester, and U. Osterberg, Electron Lett. 30, 697 (1994).
  6. R. E. P. de Oliveira and C. J. S. de Matos, Opt. Express 21, 32690 (2013).
    [CrossRef]
  7. H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).
  8. D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
    [CrossRef]
  9. O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).
  10. D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
    [CrossRef]
  11. M. Kauranen and A. V. Zayats, Nat. Photonics 6, 737 (2012).
    [CrossRef]
  12. J. Zhang, E. Cassan, D. Gao, and X. Zhang, Opt. Express 21, 14876 (2013).
    [CrossRef]
  13. J. Zhang, E. Cassan, and X. Zhang, Opt. Lett. 38, 2089 (2013).
    [CrossRef]
  14. W. S. Cai, A. P. Vasudev, and M. L. Brongersma, Science 333, 1720 (2011).
    [CrossRef]
  15. J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
    [CrossRef]
  16. A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
    [CrossRef]
  17. L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
    [CrossRef]
  18. Z. Ruan, G. Veronis, K. L. Vodopyanov, M. M. Fejer, and S. Fan, Opt. Express 17, 13502 (2009).
    [CrossRef]
  19. H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
    [CrossRef]

2014 (1)

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

2013 (3)

2012 (2)

2011 (1)

W. S. Cai, A. P. Vasudev, and M. L. Brongersma, Science 333, 1720 (2011).
[CrossRef]

2009 (3)

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Z. Ruan, G. Veronis, K. L. Vodopyanov, M. M. Fejer, and S. Fan, Opt. Express 17, 13502 (2009).
[CrossRef]

D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
[CrossRef]

2006 (1)

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

1999 (1)

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

1994 (2)

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

P. S. Weitzman, J. J. Kester, and U. Osterberg, Electron Lett. 30, 697 (1994).

1989 (1)

1980 (1)

K. Kikuchi and K. Tada, Opt. Quantum Electron. 12, 199 (1980).
[CrossRef]

1975 (1)

1962 (1)

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
[CrossRef]

Aktsipetrov, O. A.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Alloatti, L.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
[CrossRef]

Anderson, M. H.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Baets, R.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Bethea, C. G.

Biaggio, I.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Brongersma, M. L.

W. S. Cai, A. P. Vasudev, and M. L. Brongersma, Science 333, 1720 (2011).
[CrossRef]

Brosi, J. M.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Cai, W. S.

W. S. Cai, A. P. Vasudev, and M. L. Brongersma, Science 333, 1720 (2011).
[CrossRef]

Cassan, E.

Chen, B.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Dadap, J. I.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

de Matos, C. J. S.

de Oliveira, R. E. P.

Diederich, F.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Dinu, R.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Downer, M. C.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Dumon, P.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Fan, S.

Fedyanin, A. A.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Fejer, M. M.

Frank, B.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Freude, W.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
[CrossRef]

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Gao, D.

Hasegawa, T.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Hillerkuss, D.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Hirota, K.

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

Hu, X. F.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Iwamoto, M.

D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
[CrossRef]

Iwasa, Y.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Kashyap, R.

Kauranen, M.

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

Kester, J. J.

P. S. Weitzman, J. J. Kester, and U. Osterberg, Electron Lett. 30, 697 (1994).

Kikuchi, K.

K. Kikuchi and K. Tada, Opt. Quantum Electron. 12, 199 (1980).
[CrossRef]

Kishida, H.

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Koda, T.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Kohl, M.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Kokubo, H.

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

Koos, C.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
[CrossRef]

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Korn, D.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
[CrossRef]

Lay, T. T.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Leuthold, J.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

L. Alloatti, D. Korn, C. Weimann, C. Koos, W. Freude, and J. Leuthold, Opt. Express 20, 20506 (2012).
[CrossRef]

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Li, J.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Maker, P. D.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
[CrossRef]

Manaka, T.

D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
[CrossRef]

Matsumoto, M.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Melikyan, A.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Melnikov, A. V.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Mishina, E. D.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Muehlbrandt, S.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Muslija, A.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Offenbeck, B.

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

Okamoto, H.

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

Osterberg, U.

P. S. Weitzman, J. J. Kester, and U. Osterberg, Electron Lett. 30, 697 (1994).

Palmer, R.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Ramsay, E.

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

Reid, D. T.

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

Ruan, Z.

Rubtsov, A. N.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Savage, C. M.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
[CrossRef]

Schindler, P. C.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Scimeca, M. L.

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Sommer, M.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Tachibana, H.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Tada, K.

K. Kikuchi and K. Tada, Opt. Quantum Electron. 12, 199 (1980).
[CrossRef]

Taguchi, D.

D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
[CrossRef]

Tashiro, H.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

ter Beek, M.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Terhune, R. W.

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
[CrossRef]

Tokura, Y.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

van Thourhout, D.

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

Vasudev, A. P.

W. S. Cai, A. P. Vasudev, and M. L. Brongersma, Science 333, 1720 (2011).
[CrossRef]

Veronis, G.

Vodopyanov, K. L.

Wada, S.

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

Wakabayashi, T.

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

Weber, N.

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

Weimann, C.

Weis, M.

D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
[CrossRef]

Weitzman, P. S.

P. S. Weitzman, J. J. Kester, and U. Osterberg, Electron Lett. 30, 697 (1994).

Wilson, P. T.

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Xiao, D.

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

Yamamoto, T.

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

Zayats, A. V.

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

Zhang, J.

Zhang, X.

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (3)

D. Xiao, E. Ramsay, D. T. Reid, B. Offenbeck, and N. Weber, Appl. Phys. Lett. 88, 114107 (2006).
[CrossRef]

D. Taguchi, M. Weis, T. Manaka, and M. Iwamoto, Appl. Phys. Lett. 95, 263310 (2009).
[CrossRef]

H. Kishida, K. Hirota, T. Wakabayashi, H. Okamoto, H. Kokubo, and T. Yamamoto, Appl. Phys. Lett. 87, 121902 (2005).
[CrossRef]

Electron Lett. (1)

P. S. Weitzman, J. J. Kester, and U. Osterberg, Electron Lett. 30, 697 (1994).

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

Nat. Photonics (2)

A. Melikyan, L. Alloatti, A. Muslija, D. Hillerkuss, P. C. Schindler, J. Li, R. Palmer, D. Korn, S. Muehlbrandt, D. van Thourhout, B. Chen, R. Dinu, M. Sommer, C. Koos, M. Kohl, W. Freude, and J. Leuthold, Nat. Photonics 8, 229 (2014).
[CrossRef]

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

Opt. Express (4)

Opt. Lett. (1)

Opt. Quantum Electron. (1)

K. Kikuchi and K. Tada, Opt. Quantum Electron. 12, 199 (1980).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (2)

H. Kishida, T. Hasegawa, Y. Iwasa, T. Koda, Y. Tokura, H. Tachibana, M. Matsumoto, S. Wada, T. T. Lay, and H. Tashiro, Phys. Rev. B 50, 7786 (1994).

O. A. Aktsipetrov, A. A. Fedyanin, A. V. Melnikov, E. D. Mishina, A. N. Rubtsov, M. H. Anderson, P. T. Wilson, M. ter Beek, X. F. Hu, J. I. Dadap, and M. C. Downer, Phys. Rev. B 60, 8924 (1999).

Phys. Rev. Lett. (1)

R. W. Terhune, P. D. Maker, and C. M. Savage, Phys. Rev. Lett. 8, 404 (1962).
[CrossRef]

Proc. IEEE (1)

J. Leuthold, W. Freude, J. M. Brosi, R. Baets, P. Dumon, I. Biaggio, M. L. Scimeca, F. Diederich, B. Frank, and C. Koos, Proc. IEEE 97, 1304 (2009).
[CrossRef]

Science (1)

W. S. Cai, A. P. Vasudev, and M. L. Brongersma, Science 333, 1720 (2011).
[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.

Schematic cross section of the proposed active plasmonic slot waveguide.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Power variations of FF and SH along propagation for Vc=10V when the polymer is centrosymmetric. (b) Generated power of SH as a function of the control voltage by setting the length of the waveguide to 16 μm.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Power and (b) phase variations of FF and SH along propagation for Vc=10V when we take both χ(2) and χ(3) into account.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) Generated power and (b) output phase of SH for noncentrosymmetric case as a function of the control voltage by setting the length of the waveguide to 13 μm.

Fig. 5.
Fig. 5.

Normalized change of the output power of SH as a function of the externally applied control voltage Vc.

Equations (4)

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

P⃗1NL=ε0χ(2):[E⃗2E⃗1*+2E⃗1E⃗c]+3ε0χ(3)E⃗2E⃗1*E⃗c,P⃗2NL=ε0χ(2):[12E⃗1E⃗1+2E⃗2E⃗c]+32ε0χ(3)E⃗1E⃗1E⃗c.
A1z=α12A1+iω14[c11A1*A2+2c12A1]exp(iΔβz)A2z=α22A2+iω14[c21A1A1+4c22A2]exp(iΔβz).
c11=ε0{χ(2):E⃗2(x,y)E⃗1*(x,y)·E⃗1(x,y)+3χ(3)E⃗2(x,y)E⃗1*(x,y)E⃗c·E⃗1(x,y)}dxdy,c21=ε0{χ(2):E⃗1(x,y)E⃗1(x,y)·E⃗2(x,y)+3χ(3)E⃗1(x,y)E⃗1(x,y)E⃗c·E⃗2(x,y)}dxdy,c12=ε0{χ(2):E⃗1(x,y)E⃗c·E⃗1(x,y)}dxdy,c22=ε0{χ(2):E⃗2(x,y)E⃗c·E⃗2(x,y)}dxdy.
P2=|A2|2[χ111(2)+3χ1111(3)Ec]2=[χ111(2)]2+6χ111(2)χ1111(3)Ec+9[χ1111(3)]2Ec2.

Metrics