Abstract

The efficient creation and detection of spatial modes of light has become topical of late, driven by the need to increase photon bit-rates in classical and quantum communications. Such mode creation/detection is traditionally achieved with tools based on linear optics. Here we put forward a new spatial mode detection technique based on the nonlinear optical process of sum-frequency generation. We outline the concept theoretically and demonstrate it experimentally with intense laser beams carrying orbital angular momentum and Hermite–Gaussian modes. Finally, we show that the method can be used to transfer an image from the infrared band to the visible, which implies the efficient conversion of many spatial modes.

© 2019 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Time-resolved single-photon detection by femtosecond upconversion

Onur Kuzucu, Franco N. C. Wong, Sunao Kurimura, and Sergey Tovstonog
Opt. Lett. 33(19) 2257-2259 (2008)

Thermal noise in mid-infrared broadband upconversion detectors

Ajanta Barh, Peter Tidemand-Lichtenberg, and Christian Pedersen
Opt. Express 26(3) 3249-3259 (2018)

High efficiency frequency upconversion of photons carrying orbital angular momentum for a quantum information interface

Ruikai Tang, Xiongjie Li, Wenjie Wu, Haifeng Pan, Heping Zeng, and E Wu
Opt. Express 23(8) 9796-9802 (2015)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
    [Crossref]
  2. A. E. Willner, H. Huang, Y. Yan, Y. Ren, N. Ahmed, G. Xie, C. Bao, L. Li, Y. Cao, Z. Zhao, J. Wang, M. P. J. Lavery, M. Tur, S. Ramachandran, A. F. Molisch, N. Ashrafi, and S. Ashrafi, Adv. Opt. Photon. 7, 66 (2015).
    [Crossref]
  3. J. Wang, Chin. Opt. Lett. 15, 030005 (2017).
    [Crossref]
  4. B. Ndagano, I. Nape, M. A. Cox, C. Rosales-Guzmán, and A. Forbes, J. Lightwave Technol. 36, 292 (2018).
    [Crossref]
  5. F. M. Dickey, Laser Beam Shaping: Theory and Techniques (CRC Press, 2014).
  6. N. Heckenberg, R. McDuff, C. Smith, and A. White, Opt. Lett. 17, 221 (1992).
    [Crossref]
  7. C. Rosales-Guzmán and A. Forbes, How To Shape Light With Spatial Light Modulators (SPIE, 2017).
  8. L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006).
    [Crossref]
  9. Z. Bomzon, G. Biener, V. Kleiner, and E. Hasman, Opt. Lett. 27, 1141 (2002).
    [Crossref]
  10. A. Forbes, A. Dudley, and M. McLaren, Adv. Opt. Photon. 8, 200 (2016).
    [Crossref]
  11. F. Bouchard, N. H. Valencia, F. Brandt, R. Fickler, M. Huber, and M. Malik, Opt. Express 26, 31925 (2018).
    [Crossref]
  12. D. Flamm, D. Naidoo, C. Schulze, A. Forbes, and M. Duparré, Opt. Lett. 37, 2478 (2012).
    [Crossref]
  13. D. Flamm, C. Schulze, D. Naidoo, S. Schröter, A. Forbes, and M. Duparré, J. Lightwave Technol. 31, 1023 (2013).
    [Crossref]
  14. G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
    [Crossref]
  15. N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).
  16. A. Dudley, T. Mhlanga, M. Lavery, A. McDonald, F. S. Roux, M. Padgett, and A. Forbes, Opt. Express 21, 165 (2013).
    [Crossref]
  17. Y. Zhou, J. Zhao, Z. Shi, S. M. H. Rafsanjani, M. Mirhosseini, Z. Zhu, A. E. Willner, and R. W. Boyd, Opt. Lett. 43, 5263 (2018).
    [Crossref]
  18. W. Buono, J. Santiago, L. Pereira, D. Tasca, K. Dechoum, and A. Khoury, Opt. Lett. 43, 1439 (2018).
    [Crossref]
  19. G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
    [Crossref]
  20. R. Rodrigues, J. Gonzales, B. P. da Silva, J. Huguenin, M. Martinelli, R. M. de Araújo, C. Souza, and A. Khoury, Opt. Lett. 43, 2486 (2018).
    [Crossref]
  21. L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
    [Crossref]
  22. W. Buono, L. Moraes, J. Huguenin, C. Souza, and A. Khoury, New J. Phys. 16, 093041 (2014).
    [Crossref]
  23. A. A. Zhdanova, M. Shutova, A. Bahari, M. Zhi, and A. V. Sokolov, Opt. Express 23, 34109 (2015).
    [Crossref]
  24. S. Trajtenebrg-Mills and A. Arie, Opt. Mater. Express 7, 2928 (2017).
    [Crossref]
  25. Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
    [Crossref]
  26. A. Karnieli and A. Arie, Opt. Express 26, 4920 (2018).
    [Crossref]
  27. C. Couteau, Contemp. Phys. 59, 291 (2018).
    [Crossref]
  28. M. J. Padgett, Opt. Express 25, 11265 (2017).
    [Crossref]
  29. J. Torres, A. Alexandrescu, and L. Torner, Phys. Rev. A 68, 050301 (2003).
    [Crossref]
  30. J. B. Altepeter, E. R. Jeffrey, and P. G. Kwiat, Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics (Elsevier, 2005), p. 54.
  31. G. Li, N. Bai, N. Zhao, and C. Xia, Adv. Opt. Photon. 6, 413 (2014).
    [Crossref]
  32. J. Midwinter, Appl. Phys. Lett. 12, 68 (1968).
    [Crossref]
  33. R. W. Boyd and C. Townes, Appl. Phys. Lett. 31, 440 (1977).
    [Crossref]
  34. M. Vasilyev and P. Kumar, Opt. Express 20, 6644 (2012).
    [Crossref]
  35. B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
    [Crossref]

2018 (8)

2017 (5)

M. J. Padgett, Opt. Express 25, 11265 (2017).
[Crossref]

S. Trajtenebrg-Mills and A. Arie, Opt. Mater. Express 7, 2928 (2017).
[Crossref]

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

J. Wang, Chin. Opt. Lett. 15, 030005 (2017).
[Crossref]

2016 (2)

A. Forbes, A. Dudley, and M. McLaren, Adv. Opt. Photon. 8, 200 (2016).
[Crossref]

Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
[Crossref]

2015 (2)

2014 (2)

W. Buono, L. Moraes, J. Huguenin, C. Souza, and A. Khoury, New J. Phys. 16, 093041 (2014).
[Crossref]

G. Li, N. Bai, N. Zhao, and C. Xia, Adv. Opt. Photon. 6, 413 (2014).
[Crossref]

2013 (2)

2012 (2)

2010 (1)

G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
[Crossref]

2006 (1)

L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006).
[Crossref]

2005 (1)

B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
[Crossref]

2003 (1)

J. Torres, A. Alexandrescu, and L. Torner, Phys. Rev. A 68, 050301 (2003).
[Crossref]

2002 (1)

1992 (1)

1977 (1)

R. W. Boyd and C. Townes, Appl. Phys. Lett. 31, 440 (1977).
[Crossref]

1968 (1)

J. Midwinter, Appl. Phys. Lett. 12, 68 (1968).
[Crossref]

Ahmed, N.

Alexandrescu, A.

J. Torres, A. Alexandrescu, and L. Torner, Phys. Rev. A 68, 050301 (2003).
[Crossref]

Alpmann, C.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Altepeter, J. B.

J. B. Altepeter, E. R. Jeffrey, and P. G. Kwiat, Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics (Elsevier, 2005), p. 54.

Alves, G. B.

G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
[Crossref]

Andrews, D. L.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Arie, A.

Ashrafi, N.

Ashrafi, S.

Bahari, A.

Bai, N.

Baker, M.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Banzer, P.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Bao, C.

Barros, R. F.

G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
[Crossref]

Bauer, T.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Beijersbergen, M. W.

G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
[Crossref]

Belmonte, A.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Berkhout, G. C. G.

G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
[Crossref]

Berry, M. V.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Biener, G.

Bigelow, N. P.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Bomzon, Z.

Bouchard, F.

Boyd, R. W.

Brandt, F.

Buono, W.

W. Buono, J. Santiago, L. Pereira, D. Tasca, K. Dechoum, and A. Khoury, Opt. Lett. 43, 1439 (2018).
[Crossref]

W. Buono, L. Moraes, J. Huguenin, C. Souza, and A. Khoury, New J. Phys. 16, 093041 (2014).
[Crossref]

Buono, W. T.

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

Cao, Y.

Carpenter, J.

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

Chen, H.

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

Courtial, J.

G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
[Crossref]

Couteau, C.

C. Couteau, Contemp. Phys. 59, 291 (2018).
[Crossref]

Cox, M. A.

da Silva, B. P.

Dayan, B.

B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
[Crossref]

de Araújo, R. M.

Dechoum, K.

W. Buono, J. Santiago, L. Pereira, D. Tasca, K. Dechoum, and A. Khoury, Opt. Lett. 43, 1439 (2018).
[Crossref]

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

Dennis, M. R.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Denz, C.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Dickey, F. M.

F. M. Dickey, Laser Beam Shaping: Theory and Techniques (CRC Press, 2014).

Ding, D.-S.

Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
[Crossref]

Dudley, A.

Duparré, M.

Fickler, R.

F. Bouchard, N. H. Valencia, F. Brandt, R. Fickler, M. Huber, and M. Malik, Opt. Express 26, 31925 (2018).
[Crossref]

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Flamm, D.

Fontaine, N. K.

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

Forbes, A.

B. Ndagano, I. Nape, M. A. Cox, C. Rosales-Guzmán, and A. Forbes, J. Lightwave Technol. 36, 292 (2018).
[Crossref]

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

A. Forbes, A. Dudley, and M. McLaren, Adv. Opt. Photon. 8, 200 (2016).
[Crossref]

A. Dudley, T. Mhlanga, M. Lavery, A. McDonald, F. S. Roux, M. Padgett, and A. Forbes, Opt. Express 21, 165 (2013).
[Crossref]

D. Flamm, C. Schulze, D. Naidoo, S. Schröter, A. Forbes, and M. Duparré, J. Lightwave Technol. 31, 1023 (2013).
[Crossref]

D. Flamm, D. Naidoo, C. Schulze, A. Forbes, and M. Duparré, Opt. Lett. 37, 2478 (2012).
[Crossref]

C. Rosales-Guzmán and A. Forbes, How To Shape Light With Spatial Light Modulators (SPIE, 2017).

Friesem, A. A.

B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
[Crossref]

Gonzales, J.

Gordon, R.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Hasman, E.

Heckenberg, N.

Huang, H.

Huber, M.

Huguenin, J.

Jeffrey, E. R.

J. B. Altepeter, E. R. Jeffrey, and P. G. Kwiat, Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics (Elsevier, 2005), p. 54.

Karimi, E.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Karnieli, A.

Khoury, A.

Khoury, A. Z.

G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
[Crossref]

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

Kim, K.

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

Kleiner, V.

Kumar, P.

Kwiat, P. G.

J. B. Altepeter, E. R. Jeffrey, and P. G. Kwiat, Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics (Elsevier, 2005), p. 54.

Lavery, M.

Lavery, M. P. J.

Li, G.

Li, L.

Li, Y.

Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
[Crossref]

Litchinitser, N. M.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Malik, M.

Mansuripur, M.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Manzo, C.

L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006).
[Crossref]

Marrucci, L.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006).
[Crossref]

Martinelli, M.

McDonald, A.

McDuff, R.

McLaren, M.

McMorran, B.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Mhlanga, T.

Midwinter, J.

J. Midwinter, Appl. Phys. Lett. 12, 68 (1968).
[Crossref]

Mirhosseini, M.

Molisch, A. F.

Moraes, L.

W. Buono, L. Moraes, J. Huguenin, C. Souza, and A. Khoury, New J. Phys. 16, 093041 (2014).
[Crossref]

Naidoo, D.

Nape, I.

Ndagano, B.

Neely, T. W.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Neilson, D. T.

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

Padgett, M.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

A. Dudley, T. Mhlanga, M. Lavery, A. McDonald, F. S. Roux, M. Padgett, and A. Forbes, Opt. Express 21, 165 (2013).
[Crossref]

Padgett, M. J.

M. J. Padgett, Opt. Express 25, 11265 (2017).
[Crossref]

G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
[Crossref]

Paparo, D.

L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006).
[Crossref]

Pe’er, A.

B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
[Crossref]

Pereira, L.

Pereira, L. J.

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

Rafsanjani, S. M. H.

Ramachandran, S.

Ren, Y.

Ritsch-Marte, M.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Rodrigues, R.

Romero, J.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Rosales-Guzmán, C.

B. Ndagano, I. Nape, M. A. Cox, C. Rosales-Guzmán, and A. Forbes, J. Lightwave Technol. 36, 292 (2018).
[Crossref]

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

C. Rosales-Guzmán and A. Forbes, How To Shape Light With Spatial Light Modulators (SPIE, 2017).

Roux, F. S.

Rubinsztein-Dunlop, H.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Ryf, R.

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

Santiago, J.

Schröter, S.

Schulze, C.

Shi, B.-S.

Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
[Crossref]

Shi, Z.

Shutova, M.

Silberberg, Y.

B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
[Crossref]

Smith, C.

Sokolov, A. V.

Souza, C.

Souza, C. E.

G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
[Crossref]

Stilgoe, A. B.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Tasca, D.

Tasca, D. S.

G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
[Crossref]

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

Torner, L.

J. Torres, A. Alexandrescu, and L. Torner, Phys. Rev. A 68, 050301 (2003).
[Crossref]

Torres, J.

J. Torres, A. Alexandrescu, and L. Torner, Phys. Rev. A 68, 050301 (2003).
[Crossref]

Torres, J. P.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Townes, C.

R. W. Boyd and C. Townes, Appl. Phys. Lett. 31, 440 (1977).
[Crossref]

Trajtenebrg-Mills, S.

Tur, M.

Valencia, N. H.

Vasilyev, M.

Wang, J.

Weiner, A. M.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

White, A.

White, A. G.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

Willner, A. E.

Y. Zhou, J. Zhao, Z. Shi, S. M. H. Rafsanjani, M. Mirhosseini, Z. Zhu, A. E. Willner, and R. W. Boyd, Opt. Lett. 43, 5263 (2018).
[Crossref]

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

A. E. Willner, H. Huang, Y. Yan, Y. Ren, N. Ahmed, G. Xie, C. Bao, L. Li, Y. Cao, Z. Zhao, J. Wang, M. P. J. Lavery, M. Tur, S. Ramachandran, A. F. Molisch, N. Ashrafi, and S. Ashrafi, Adv. Opt. Photon. 7, 66 (2015).
[Crossref]

Xia, C.

Xie, G.

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

A. E. Willner, H. Huang, Y. Yan, Y. Ren, N. Ahmed, G. Xie, C. Bao, L. Li, Y. Cao, Z. Zhao, J. Wang, M. P. J. Lavery, M. Tur, S. Ramachandran, A. F. Molisch, N. Ashrafi, and S. Ashrafi, Adv. Opt. Photon. 7, 66 (2015).
[Crossref]

Yan, Y.

Zhao, J.

Zhao, N.

Zhao, Z.

Zhdanova, A. A.

Zhi, M.

Zhou, Y.

Zhou, Z.-Y.

Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
[Crossref]

Zhu, Z.

Adv. Opt. Photon. (3)

Appl. Phys. Lett. (2)

J. Midwinter, Appl. Phys. Lett. 12, 68 (1968).
[Crossref]

R. W. Boyd and C. Townes, Appl. Phys. Lett. 31, 440 (1977).
[Crossref]

Chin. Opt. Lett. (1)

Contemp. Phys. (1)

C. Couteau, Contemp. Phys. 59, 291 (2018).
[Crossref]

J. Lightwave Technol. (2)

J. Mod. Opt. (1)

Y. Li, Z.-Y. Zhou, D.-S. Ding, and B.-S. Shi, J. Mod. Opt. 63, 2271 (2016).
[Crossref]

J. Opt. (1)

H. Rubinsztein-Dunlop, A. Forbes, M. V. Berry, M. R. Dennis, D. L. Andrews, M. Mansuripur, C. Denz, C. Alpmann, P. Banzer, T. Bauer, E. Karimi, L. Marrucci, M. Padgett, M. Ritsch-Marte, N. M. Litchinitser, N. P. Bigelow, C. Rosales-Guzmán, A. Belmonte, J. P. Torres, T. W. Neely, M. Baker, R. Gordon, A. B. Stilgoe, J. Romero, A. G. White, R. Fickler, A. E. Willner, G. Xie, B. McMorran, and A. M. Weiner, J. Opt. 19, 013001 (2017).
[Crossref]

New J. Phys. (1)

W. Buono, L. Moraes, J. Huguenin, C. Souza, and A. Khoury, New J. Phys. 16, 093041 (2014).
[Crossref]

Opt. Express (6)

Opt. Lett. (6)

Opt. Mater. Express (1)

Phys. Rev. A (3)

L. J. Pereira, W. T. Buono, D. S. Tasca, K. Dechoum, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 96, 053856 (2017).
[Crossref]

J. Torres, A. Alexandrescu, and L. Torner, Phys. Rev. A 68, 050301 (2003).
[Crossref]

G. B. Alves, R. F. Barros, D. S. Tasca, C. E. Souza, and A. Z. Khoury, Phys. Rev. A 98, 063825 (2018).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (3)

G. C. G. Berkhout, M. P. J. Lavery, J. Courtial, M. W. Beijersbergen, and M. J. Padgett, Phys. Rev. Lett. 105, 153601 (2010).
[Crossref]

L. Marrucci, C. Manzo, and D. Paparo, Phys. Rev. Lett. 96, 163905 (2006).
[Crossref]

B. Dayan, A. Pe’er, A. A. Friesem, and Y. Silberberg, Phys. Rev. Lett. 94, 043602 (2005).
[Crossref]

Other (4)

J. B. Altepeter, E. R. Jeffrey, and P. G. Kwiat, Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics (Elsevier, 2005), p. 54.

C. Rosales-Guzmán and A. Forbes, How To Shape Light With Spatial Light Modulators (SPIE, 2017).

F. M. Dickey, Laser Beam Shaping: Theory and Techniques (CRC Press, 2014).

N. K. Fontaine, R. Ryf, H. Chen, D. T. Neilson, K. Kim, and J. Carpenter, arXiv:1803.04126 (2018).

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. (a) In a traditional quantum experiment, a Gaussian mode pumps a nonlinear crystal (NLC) mediating the generation of two entangled photons with OAM values of and . (b) Example of flat and anticorrelated modal spiral spectrum of the paired downconverted photons. (c) In the frequency upconversion process, two incoming signals are engineered to be in specific states. The upconverted signal is detected in the far field, so that there is a nonzero signal only when the phases are conjugate.
Fig. 2.
Fig. 2. Schematic of the experimental upconversion spatial mode detection setup. 806-nm laser: high-power single frequency diode laser (Roithner); 1565-nm laser: SMF pigtailed laser diode (Thorlabs); FL: Fourier lens; PH: pin hole; SLM: spatial light modulator (Holoeye); HWP: half-wave plate; DM: dichroic mirror; PPKTP: 5-mm-long nonlinear periodically poled potassium titanyl phosphate crystal (Raicol); SPF: short-pass filter; and CCD: CCD camera (Spiricon).
Fig. 3.
Fig. 3. Cross talk expressed in dB relative to the power in an input OAM mode with a particular helical charge for the 1565 nm ( A = [ 3 , 3 ] ) and performing a modal decomposition by varying the helical charge of the input OAM mode for 806 nm ( B = [ 5 , 5 ] ). We have obviated the cross-talk values below 60 dB . The inset rightmost column shows the captured intensities for the OAM input mode A = 1 , marked with a dotted white rectangle, to indicate where the central pixels are extracted.
Fig. 4.
Fig. 4. HG modal cross talk given in dB for two different input HG m , n modes. The 1565-nm laser beam is encoded with (a)  HG 0 , 0 and (c)  HG 1 , 1 , performing a modal decomposition with the 806-nm input laser beam such as HG n , m , with the m , n indexes ranging within [0,3]. We show the captures obtained in the right indicating the weightings of the detected modes in the left, by extracting the center pixel value in the intensity plots for (b)  HG 0 , 0 and (d)  HG 1 , 1 . Dotted crosshairs indicate the central coordinate.
Fig. 5.
Fig. 5. Upconverted images measured as M C with M A (1565 nm) as a Gaussian, shown in (a), and M B (806 nm) set to be (b) lambda, (c) yin yang, and (d) jay symbols. The insets show the applied amplitude modulated mask and the corresponding hologram to imprint the image onto mode M B . The emerging fringes are the Moiré pattern due to the finite resolution of the SLM screen.

Equations (4)

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

M C ( x ) = g M A ( x ) M B ( x ) ,
M C ( u = 0 ) M A ( x ) M B ( x ) d 2 x ,
M A ( x ) = n C n ϕ n ( x ) ,
M C ( u = 0 ) n C n ϕ n ( x ) ϕ m * ( x ) d 2 x = C m .

Metrics