Abstract

Supercontinuum generation is demonstrated in an on-chip silica spiral waveguide by launching 180 fs pulses from an optical parametric oscillator at the center wavelength of 1330 nm. With a coupled pulse energy of 2.17 nJ, the broadest spectrum in the fundamental TM mode extends from 936 to 1888 nm (162 THz) at 50dB from peak. There is a good agreement between the measured spectrum and a simulation using a generalized nonlinear Schrödinger equation.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Octave-spanning mid-infrared supercontinuum generation in silicon nanowaveguides

Ryan K. W. Lau, Michael R. E. Lamont, Austin G. Griffith, Yoshitomo Okawachi, Michal Lipson, and Alexander L. Gaeta
Opt. Lett. 39(15) 4518-4521 (2014)

Spiral Bragg grating waveguides for TM mode silicon photonics

Zhitian Chen, Jonas Flueckiger, Xu Wang, Fan Zhang, Han Yun, Zeqin Lu, Michael Caverley, Yun Wang, Nicolas A. F. Jaeger, and Lukas Chrostowski
Opt. Express 23(19) 25295-25307 (2015)

Broadband telecom to mid-infrared supercontinuum generation in a dispersion-engineered silicon germanium waveguide

Mohamed A. Ettabib, Lin Xu, Adonis Bogris, Alexandros Kapsalis, Mohammad Belal, Emerick Lorent, Pierre Labeye, Sergio Nicoletti, Kamal Hammani, Dimitris Syvridis, David P. Shepherd, Jonathan H. V. Price, David J. Richardson, and Periklis Petropoulos
Opt. Lett. 40(17) 4118-4121 (2015)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 1995).
  2. J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
    [Crossref]
  3. P. Russell, Science 299, 358 (2003).
    [Crossref]
  4. J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
    [Crossref]
  5. S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
    [Crossref]
  6. D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
    [Crossref]
  7. I. Hartl, X. D. Li, C. Chudoba, R. K. Ghanta, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, J. K. Ranka, and R. S. Windeler, Opt. Lett. 26, 608 (2001).
    [Crossref]
  8. T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
    [Crossref]
  9. S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
    [Crossref]
  10. I. W. Hsieh, X. Chen, X. Liu, J. I. Dadap, N. C. Panoiu, C. Y. Chou, F. Xia, W. M. Green, Y. A. Vlasov, and R. M. Osgood, Opt. Express 15, 15242 (2007).
    [Crossref]
  11. Q. Lin, O. J. Painter, and G. P. Agrawal, Opt. Express 15, 16604 (2007).
    [Crossref]
  12. L. Yin, Q. Lin, and G. P. Agrawal, Opt. Lett. 32, 391 (2007).
    [Crossref]
  13. M. R. Lamont, B. L. Davies, D. Y. Choi, S. Madden, and B. J. Eggleton, Opt. Express 16, 14938 (2008).
    [Crossref]
  14. A. C. Judge, S. A. Dekker, R. Pant, C. M. Sterke, and B. J. Eggleton, Opt. Express 18, 14960 (2010).
    [Crossref]
  15. L. Zhang, Y. Yan, Y. Yue, Q. Lin, O. J. Painter, R. G. Beausoleil, and A. E. Willner, Opt. Express 19, 11584 (2011).
    [Crossref]
  16. R. Halir, Y. Okawachi, J. S. Levy, M. A. Foster, M. Lipson, and A. L. Gaeta, Opt. Lett. 37, 1685 (2012).
    [Crossref]
  17. D. Milam, Appl. Opt. 37, 546 (1998).
    [Crossref]
  18. D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
    [Crossref]
  19. H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
    [Crossref]
  20. T. Chen, H. Lee, J. Li, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 22819 (2012).
    [Crossref]
  21. J. M. Dudley and J. R. Taylor, Supercontinuum Generation in Optical Fibers (Cambridge University, 2010).
  22. Q. Lin and G. P. Agrawal, Opt. Lett. 31, 3086 (2006).
    [Crossref]

2013 (1)

D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
[Crossref]

2012 (3)

2011 (1)

2010 (1)

2008 (1)

2007 (3)

2006 (2)

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[Crossref]

Q. Lin and G. P. Agrawal, Opt. Lett. 31, 3086 (2006).
[Crossref]

2003 (1)

P. Russell, Science 299, 358 (2003).
[Crossref]

2001 (1)

2000 (3)

J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
[Crossref]

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

1999 (1)

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

1998 (1)

1996 (1)

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Agrawal, G. P.

Beausoleil, R. G.

Chen, T.

H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
[Crossref]

T. Chen, H. Lee, J. Li, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 22819 (2012).
[Crossref]

Chen, X.

Choi, D. Y.

Chou, C. Y.

Chudoba, C.

Coen, S.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[Crossref]

Cundiff, S. T.

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

Dadap, J. I.

Davies, B. L.

Dekker, S. A.

Diddams, S. A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Dudley, J. M.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[Crossref]

J. M. Dudley and J. R. Taylor, Supercontinuum Generation in Optical Fibers (Cambridge University, 2010).

Eggleton, B. J.

Foster, M. A.

Fujimoto, J. G.

Gaeta, A. L.

D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
[Crossref]

R. Halir, Y. Okawachi, J. S. Levy, M. A. Foster, M. Lipson, and A. L. Gaeta, Opt. Lett. 37, 1685 (2012).
[Crossref]

Genty, G.

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[Crossref]

Ghanta, R. K.

Green, W. M.

Halir, R.

Hall, J. L.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Hänsch, T. W.

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Hartl, I.

Holzwarth, R.

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Hsieh, I. W.

Jones, D. J.

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

Judge, A. C.

Kamatani, O.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Kanamori, T.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Kawanishi, S.

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Ko, T. H.

Lamont, M. R.

Lee, H.

H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
[Crossref]

T. Chen, H. Lee, J. Li, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 22819 (2012).
[Crossref]

Levy, J. S.

Li, J.

H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
[Crossref]

T. Chen, H. Lee, J. Li, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 22819 (2012).
[Crossref]

Li, X. D.

Lin, Q.

Lipson, M.

D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
[Crossref]

R. Halir, Y. Okawachi, J. S. Levy, M. A. Foster, M. Lipson, and A. L. Gaeta, Opt. Lett. 37, 1685 (2012).
[Crossref]

Liu, X.

Madden, S.

Milam, D.

Morandotti, R.

D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
[Crossref]

Mori, K.

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

Morioka, T.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Moss, D. J.

D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
[Crossref]

Okawachi, Y.

Ono, H.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Osgood, R. M.

Painter, O.

H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
[Crossref]

Painter, O. J.

Panoiu, N. C.

Pant, R.

Ranka, J. K.

I. Hartl, X. D. Li, C. Chudoba, R. K. Ghanta, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, J. K. Ranka, and R. S. Windeler, Opt. Lett. 26, 608 (2001).
[Crossref]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
[Crossref]

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Russell, P.

P. Russell, Science 299, 358 (2003).
[Crossref]

Saruwatari, M.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Shake, I.

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

Stentz, A.

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

Stentz, A. J.

Sterke, C. M.

Takahashi, H.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Takara, H.

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Takiguchi, K.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Taylor, J. R.

J. M. Dudley and J. R. Taylor, Supercontinuum Generation in Optical Fibers (Cambridge University, 2010).

Uchiyama, K.

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Udem, T.

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Vahala, K. J.

T. Chen, H. Lee, J. Li, and K. J. Vahala, Opt. Express 20, 22819 (2012).
[Crossref]

H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
[Crossref]

Vlasov, Y. A.

Willner, A. E.

Windeler, R. S.

I. Hartl, X. D. Li, C. Chudoba, R. K. Ghanta, T. H. Ko, J. G. Fujimoto, J. K. Ranka, and R. S. Windeler, Opt. Lett. 26, 608 (2001).
[Crossref]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

J. K. Ranka, R. S. Windeler, and A. J. Stentz, Opt. Lett. 25, 25 (2000).
[Crossref]

Xia, F.

Yamada, M.

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

Yan, Y.

Ye, J.

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Yin, L.

Yue, Y.

Zhang, L.

Appl. Opt. (1)

Electron. Lett. (2)

T. Morioka, H. Takara, S. Kawanishi, O. Kamatani, K. Takiguchi, K. Uchiyama, M. Saruwatari, H. Takahashi, M. Yamada, T. Kanamori, and H. Ono, Electron. Lett. 32, 906 (1996).
[Crossref]

S. Kawanishi, H. Takara, K. Uchiyama, I. Shake, and K. Mori, Electron. Lett. 35, 826 (1999).
[Crossref]

Nat. Commun. (1)

H. Lee, T. Chen, J. Li, O. Painter, and K. J. Vahala, Nat. Commun. 3, 867 (2012).
[Crossref]

Nat. Photonics (1)

D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, and M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
[Crossref]

Opt. Express (6)

Opt. Lett. (5)

Phys. Rev. Lett. (1)

S. A. Diddams, D. J. Jones, J. Ye, S. T. Cundiff, J. L. Hall, J. K. Ranka, R. S. Windeler, R. Holzwarth, T. Udem, and T. W. Hänsch, Phys. Rev. Lett. 84, 5102 (2000).
[Crossref]

Rev. Mod. Phys. (1)

J. M. Dudley, G. Genty, and S. Coen, Rev. Mod. Phys. 78, 1135 (2006).
[Crossref]

Science (2)

P. Russell, Science 299, 358 (2003).
[Crossref]

D. J. Jones, S. A. Diddams, J. K. Ranka, A. Stentz, R. S. Windeler, J. L. Hall, and S. T. Cundiff, Science 288, 635 (2000).
[Crossref]

Other (2)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Academic, 1995).

J. M. Dudley and J. R. Taylor, Supercontinuum Generation in Optical Fibers (Cambridge University, 2010).

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 (3)

Fig. 1.
Fig. 1.

Low-loss silica-on-silicon waveguide and experimental setup. (a) Photograph of the sample showing four cascaded spiral waveguides. (b) Experimental setup for SCG and characterization using the silica waveguide. OPO, optical parametric oscillator; OSA, optical spectrum analyzer. (c) Close-up view of the optical coupling stage, imaging objectives, and spiral waveguide chip.

Fig. 2.
Fig. 2.

Spectral broadening in the fundamental TM mode measured at a series of pulse energies. The blue solid curves are measured spectra, and the dashed curves in light blue are spectra from the simulation.

Fig. 3.
Fig. 3.

Calculated dispersion and nonlinearity of the fundamental TM mode at a series of radii that occur at the inner and outer waveguides within each spiral.

Equations (1)

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

A˜z=iγ(z,ω)eL(z,ω)z×F{A(z,T)R(T)|A(z,TT)|2dT},

Metrics