Abstract

A method of producing high quality, optically synchronized two-color ultrashort pulses in an active thulium-doped fiber is proposed. We show that sech-shaped femtosecond pulses with essentially different wavelengths can be generated directly from a Tm/Yb-co-doped amplifier: one pulse at about 2 μm and the second pulse with a tunable wavelength up to 2.3 μm, which covers the pump and gain regions of Cr:ZnSe and Cr:ZnS amplifiers. The shortest pulses with durations of 145 fs at 2.25 μm and 125 fs at 2 μm were measured by the FROG (frequency-resolved optical gating) technique.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. I. T. Sorokina, in Mid-Infrared Coherent Sources and Applications, M. Ebrahim-Zadeh and I. T. Sorokina, eds. (Springer, 2008), pp. 225–260.
  2. M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
    [CrossRef]
  3. G. S. Qin, X. Yan, C. Kito, M. S. Liao, C. Chaudhari, T. Suzuki, and Y. Ohishi, Opt. Lett. 34, 2015 (2009).
    [CrossRef]
  4. E. A. Anashkina, A. V. Andrianov, M. Yu. Koptev, V. M. Mashinsky, S. V. Muravyev, and A. V. Kim, Opt. Express 20, 27102 (2012).
    [CrossRef]
  5. C. R. Phillips, J. Jiang, C. Mohr, A. C. Lin, C. Langrock, M. Snure, D. Bliss, M. Zhu, I. Hartl, J. S. Harris, M. E. Fermann, and M. M. Fejer, Opt. Lett. 37, 2928 (2012).
    [CrossRef]
  6. N. Tolstik, E. Sorokin, and I. T. Sorokina, Opt. Lett. 38, 299 (2013).
    [CrossRef]
  7. M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Opt. Lett. 34, 3056 (2009).
    [CrossRef]
  8. A. V. Andrianov, E. A. Anashkina, S. V. Muraviov, and A. V. Kim, Opt. Lett. 35, 3805 (2010).
    [CrossRef]
  9. S. Kivistö and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 477 (2011).
    [CrossRef]
  10. D. Herrmann, L. Veisz, R. Tautz, F. Tavella, K. Schmid, V. Pervak, and F. Krausz, Opt. Lett. 34, 2459 (2009).
    [CrossRef]
  11. M. Engelbrecht, F. Haxsen, A. Ruehl, D. Wandt, and D. Kracht, Opt. Lett. 33, 690 (2008).
    [CrossRef]
  12. M. A. Solodyankin, E. D. Obraztsova, A. S. Lobach, A. I. Chernov, A. V. Tausenev, V. I. Konov, and E. M. Dianov, Opt. Lett. 33, 1336 (2008).
    [CrossRef]
  13. R. A. Sims, P. Kadwani, A. S. L. Shah, and M. Richardson, Opt. Lett. 38, 121 (2013).
    [CrossRef]
  14. A. M. Heidt, Z. Li, J. Sahu, P. C. Shardlow, M. Becker, M. Rothhardt, M. Ibsen, R. Phelan, B. Kelly, S. U. Alam, and D. J. Richardson, Opt. Lett. 38, 1615 (2013).
    [CrossRef]
  15. G. Imeshev and M. E. Fermann, Opt. Express 13, 7424 (2005).
    [CrossRef]
  16. S. Kumkar, G. Krauss, M. Wunram, D. Fehrenbacher, U. Demirbas, D. Brida, and A. Leitenstorfer, Opt. Lett. 37, 554 (2012).
    [CrossRef]
  17. F. Adler and S. A. Diddams, Opt. Lett. 37, 1400 (2012).
    [CrossRef]
  18. N. Coluccelli, M. Cassinerio, P. Laporta, and G. Galzerano, Opt. Lett. 38, 2757 (2013).
    [CrossRef]
  19. A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
    [CrossRef]
  20. J. Geng, Q. Wang, and S. Jiang, Appl. Opt. 51, 834 (2012).
    [CrossRef]
  21. J. Liu, J. Xu, K. Liu, F. Tan, and P. Wang, Opt. Lett. 38, 4150 (2013).
    [CrossRef]
  22. S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
    [CrossRef]
  23. G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 5th ed. (Elsevier, 2013).
  24. E. Desurvire, Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Principles and Applications (Wiley-Interscience, 2002).
  25. A. Pal, A. Dhar, S. Das, K. Annapurna, A. Schwuchow, T. Sun, K. T. V. Grattan, and R. Sen, J. Opt. Soc. Am. B 27, 2714 (2010).
    [CrossRef]
  26. S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
    [CrossRef]

2013 (5)

2012 (6)

2011 (1)

S. Kivistö and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 477 (2011).
[CrossRef]

2010 (2)

2009 (3)

2008 (4)

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

M. Engelbrecht, F. Haxsen, A. Ruehl, D. Wandt, and D. Kracht, Opt. Lett. 33, 690 (2008).
[CrossRef]

M. A. Solodyankin, E. D. Obraztsova, A. S. Lobach, A. I. Chernov, A. V. Tausenev, V. I. Konov, and E. M. Dianov, Opt. Lett. 33, 1336 (2008).
[CrossRef]

2007 (1)

S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
[CrossRef]

2005 (1)

Adler, F.

Agrawal, G. P.

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 5th ed. (Elsevier, 2013).

Alam, S. U.

Anashkina, E. A.

Andrianov, A. V.

Annapurna, K.

Becker, M.

Bliss, D.

Brida, D.

Cankaya, H.

Cassinerio, M.

Chan, M. C.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Chaudhari, C.

Chernov, A. I.

Chia, S. H.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Cizmeciyan, M. N.

Coluccelli, N.

Das, S.

Demirbas, U.

Desurvire, E.

E. Desurvire, Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Principles and Applications (Wiley-Interscience, 2002).

Dhar, A.

Dianov, E. M.

Diddams, S. A.

Engelbrecht, M.

Fehrenbacher, D.

Fejer, M. M.

Fermann, M. E.

Galzerano, G.

Geng, J.

Grattan, K. T. V.

Guina, M.

S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
[CrossRef]

Hakulinen, T.

S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
[CrossRef]

Harris, J. S.

Hartl, I.

Haxsen, F.

Heidt, A. M.

Herrmann, D.

Ho, M. C.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Ibsen, M.

Imeshev, G.

Ivanov, A. A.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Jiang, J.

Jiang, S.

Jin, J.

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Kadwani, P.

Kamynin, V. A.

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Kelly, B.

Kim, A. V.

Kim, S.

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Kim, S.-W.

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Kim, Y.

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Kim, Y.-J.

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Kito, C.

Kivistö, S.

S. Kivistö and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 477 (2011).
[CrossRef]

S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
[CrossRef]

Konov, V. I.

Koptev, M. Yu.

Kracht, D.

Krauss, G.

Krausz, F.

Kumkar, S.

Kurkov, A. S.

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Kurt, A.

Langrock, C.

Laporta, P.

Leitenstorfer, A.

Li, Z.

Liao, M. S.

Lin, A. C.

Liu, H. L.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Liu, J.

Liu, J. Y.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Liu, K.

Liu, T. M.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Lobach, A. S.

Marakulin, A. V.

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Mashinsky, V. M.

Minashina, L. A.

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Mohr, C.

Muraviov, S. V.

Muravyev, S. V.

Obraztsova, E. D.

Ohishi, Y.

Okhotnikov, O. G.

S. Kivistö and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 477 (2011).
[CrossRef]

S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
[CrossRef]

Pal, A.

Park, I.-Y.

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Pervak, V.

Phelan, R.

Phillips, C. R.

Qin, G. S.

Richardson, D. J.

Richardson, M.

Rothhardt, M.

Ruehl, A.

Sadovnikova, Ya. E.

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Sahu, J.

Schmid, K.

Schwuchow, A.

Sen, R.

Sennaroglu, A.

Shah, A. S. L.

Shardlow, P. C.

Sims, R. A.

Snure, M.

Solodyankin, M. A.

Sorokin, E.

Sorokina, I. T.

N. Tolstik, E. Sorokin, and I. T. Sorokina, Opt. Lett. 38, 299 (2013).
[CrossRef]

I. T. Sorokina, in Mid-Infrared Coherent Sources and Applications, M. Ebrahim-Zadeh and I. T. Sorokina, eds. (Springer, 2008), pp. 225–260.

Sun, C. K.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Sun, T.

Suzuki, T.

Tan, F.

Tausenev, A. V.

Tautz, R.

Tavella, F.

Tolstik, N.

Tsai, T. H.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Tsvetkov, V. B.

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Veisz, L.

Wandt, D.

Wang, P.

Wang, Q.

Wunram, M.

Xu, J.

Yan, X.

Zheltikov, A. M.

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

Zhu, M.

Appl. Opt. (1)

IEEE Photon. Technol. Lett. (3)

M. C. Chan, S. H. Chia, T. M. Liu, T. H. Tsai, M. C. Ho, A. A. Ivanov, A. M. Zheltikov, J. Y. Liu, H. L. Liu, and C. K. Sun, IEEE Photon. Technol. Lett. 20, 900 (2008).
[CrossRef]

S. Kivistö and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 477 (2011).
[CrossRef]

S. Kivistö, T. Hakulinen, M. Guina, and O. G. Okhotnikov, IEEE Photon. Technol. Lett. 19, 934 (2007).
[CrossRef]

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

Nature (1)

S. Kim, J. Jin, Y.-J. Kim, I.-Y. Park, Y. Kim, and S.-W. Kim, Nature 453, 757 (2008).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (14)

R. A. Sims, P. Kadwani, A. S. L. Shah, and M. Richardson, Opt. Lett. 38, 121 (2013).
[CrossRef]

N. Tolstik, E. Sorokin, and I. T. Sorokina, Opt. Lett. 38, 299 (2013).
[CrossRef]

A. M. Heidt, Z. Li, J. Sahu, P. C. Shardlow, M. Becker, M. Rothhardt, M. Ibsen, R. Phelan, B. Kelly, S. U. Alam, and D. J. Richardson, Opt. Lett. 38, 1615 (2013).
[CrossRef]

N. Coluccelli, M. Cassinerio, P. Laporta, and G. Galzerano, Opt. Lett. 38, 2757 (2013).
[CrossRef]

J. Liu, J. Xu, K. Liu, F. Tan, and P. Wang, Opt. Lett. 38, 4150 (2013).
[CrossRef]

M. Engelbrecht, F. Haxsen, A. Ruehl, D. Wandt, and D. Kracht, Opt. Lett. 33, 690 (2008).
[CrossRef]

M. A. Solodyankin, E. D. Obraztsova, A. S. Lobach, A. I. Chernov, A. V. Tausenev, V. I. Konov, and E. M. Dianov, Opt. Lett. 33, 1336 (2008).
[CrossRef]

G. S. Qin, X. Yan, C. Kito, M. S. Liao, C. Chaudhari, T. Suzuki, and Y. Ohishi, Opt. Lett. 34, 2015 (2009).
[CrossRef]

D. Herrmann, L. Veisz, R. Tautz, F. Tavella, K. Schmid, V. Pervak, and F. Krausz, Opt. Lett. 34, 2459 (2009).
[CrossRef]

M. N. Cizmeciyan, H. Cankaya, A. Kurt, and A. Sennaroglu, Opt. Lett. 34, 3056 (2009).
[CrossRef]

A. V. Andrianov, E. A. Anashkina, S. V. Muraviov, and A. V. Kim, Opt. Lett. 35, 3805 (2010).
[CrossRef]

S. Kumkar, G. Krauss, M. Wunram, D. Fehrenbacher, U. Demirbas, D. Brida, and A. Leitenstorfer, Opt. Lett. 37, 554 (2012).
[CrossRef]

F. Adler and S. A. Diddams, Opt. Lett. 37, 1400 (2012).
[CrossRef]

C. R. Phillips, J. Jiang, C. Mohr, A. C. Lin, C. Langrock, M. Snure, D. Bliss, M. Zhu, I. Hartl, J. S. Harris, M. E. Fermann, and M. M. Fejer, Opt. Lett. 37, 2928 (2012).
[CrossRef]

Quantum Electron. (1)

A. S. Kurkov, V. A. Kamynin, V. B. Tsvetkov, Ya. E. Sadovnikova, A. V. Marakulin, and L. A. Minashina, Quantum Electron. 42, 778 (2012).
[CrossRef]

Other (3)

G. P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics, 5th ed. (Elsevier, 2013).

E. Desurvire, Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Principles and Applications (Wiley-Interscience, 2002).

I. T. Sorokina, in Mid-Infrared Coherent Sources and Applications, M. Ebrahim-Zadeh and I. T. Sorokina, eds. (Springer, 2008), pp. 225–260.

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.

Numerical simulation of pulse evolution in the (a) frequency and (b) time domains for G = 0.4 m 1 , L S = 6 m . (c) Spectrum and (d) intensity distribution in the time domain at the amplifier output. (e) Central wavelengths of the most red-shifted pulses and (f) their durations on the logarithmic scale. (g) Full signal energies and (h) energies of the most red-shifted pulses.

Fig. 2.
Fig. 2.

Experimental setup.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Optical spectrum measured with a spectrometer (dashed line) and calculated values for FROG pulses (red and green, solid lines) for 42 mW average power as well as the pulse spectrum for 1 W average power (line with markers). (b), (c) FROG-traces of pulses at 2.0 and 2.25 μm for 42 mW, (d), (e) corresponding retrieved intensity profiles (solid lines), their sech-shape approximations (dotted lines), and reconstructed phases (dashed–dotted lines). (f) FROG-traces, (g) retrieved intensity profile (line with markers), and phase (solid line) of 1 W pulses.

Fig. 4.
Fig. 4.

Experimental spectra for different output energies.

Equations (1)

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

A ˜ ( z , ω ) z + i β 2 ω 2 2 A ˜ ( z , ω ) + i β 3 ω 3 6 A ˜ ( z , ω ) i γ ( 1 + ω ω 0 ) F ^ [ A ( z , t ) R ( t t ) | A ( z , t ) | 2 d t ] = G exp ( α z ) ( 1 1 + ω 2 T 2 2 i ω T 2 1 + ω 2 T 2 2 ) A ˜ ( z , ω ) ,

Metrics