Abstract

Record quality factors and large selection of materials make optical crystalline resonators attractive for emerging areas of research. While basic parameters of a resonator are important, fine-tuning of its mode frequencies can dramatically improve efficiency of nonlinear optical interactions. However, dispersion engineering of high-quality crystalline resonators has not been reported due to limitations of existing methods. Moreover, spectral and dispersion engineering often cannot be effectively combined in demonstrated approaches. Here, we show by numerical modeling that dispersion can be engineered by microstructuring the light-guiding boundary of a resonator that is built around an axially symmetric substrate. We experimentally demonstrate ultrahigh-quality-factor (1×108) crystalline resonators capable of generating Kerr combs with expanded bandwidth. The new approach enables spectral and dispersion engineering flexibility in any resonator with axial symmetry that can support a photonic belt structure.

© 2015 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
On the properties of single-mode optical resonators

Justin M. Winkler, Ivan S. Grudinin, and Nan Yu
Opt. Express 24(12) 13231-13243 (2016)

High-contrast Kerr frequency combs

Ivan S. Grudinin, Vincent Huet, Nan Yu, Andrey B. Matsko, Michael L. Gorodetsky, and Lute Maleki
Optica 4(4) 434-437 (2017)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).
  2. A. B. Matsko, Practical Applications of Microresonators in Optics and Photonics (CRC Press, 2009).
  3. A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Express 15, 6768 (2007).
    [Crossref]
  4. R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, 2003).
  5. M. Hossein-Zadeh, A. F. J. Levi, IET Optoelectron. 5, 36 (2011).
    [Crossref]
  6. I. S. Grudinin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
    [Crossref]
  7. J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
    [Crossref]
  8. T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
    [Crossref]
  9. J. Hofer, A. Schliesser, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. A 82, 031804 (2010).
    [Crossref]
  10. M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).
  11. D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
    [Crossref]
  12. D. J. Moss, R. Morandotti, A. L. Gaeta, M. Lipson, Nat. Photonics 7, 597 (2013).
    [Crossref]
  13. P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
    [Crossref]
  14. J. Li, X. Yi, H. Lee, S. A. Diddams, K. J. Vahala, Science 345, 309 (2014).
    [Crossref]
  15. J. Riemensberger, K. Hartinger, T. Herr, V. Brasch, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Opt. Express 20, 27661 (2012).
    [Crossref]
  16. V. S. Ilchenko, A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, L. Maleki, J. Opt. Soc. Am. A 20, 157 (2003).
    [Crossref]
  17. A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
    [Crossref]
  18. A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, A. A. Savchenkov, L. Maleki, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2292 (2003).
    [Crossref]
  19. C. M. B. Cordeiro, W. J. Wadsworth, T. A. Birks, P. S. J. Russell, Opt. Lett. 30, 1980 (2005).
    [Crossref]
  20. B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
    [Crossref]
  21. I. S. Grudinin, L. Baumgartel, N. Yu, Opt. Express 21, 26929 (2013).
    [Crossref]
  22. T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
    [Crossref]
  23. Y. Liu, Y. Xuan, X. Xue, P.-H. Wang, S. Chen, A. J. Metcalf, J. Wang, D. E. Leaird, M. Qi, A. M. Weiner, Optica 1, 137 (2014).
    [Crossref]
  24. S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).
  25. C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
    [Crossref]
  26. A. A. Savchenkov, I. S. Grudinin, A. B. Matsko, D. Strekalov, M. Mohageg, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Lett. 31, 1313 (2006).
    [Crossref]
  27. F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
    [Crossref]
  28. T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
    [Crossref]
  29. A. A. Savchenkov, D. Eliyahu, W. Liang, V. S. Ilchenko, J. Byrd, A. B. Matsko, D. Seidel, L. Maleki, Opt. Lett. 38, 2636 (2013).
    [Crossref]
  30. S. B. Papp, K. Beha, P. DelHaye, F. Quinlan, H. Lee, K. J. Vahala, S. A. Diddams, Optica 1, 10 (2014).
    [Crossref]
  31. J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
    [Crossref]
  32. S. Coen, M. Erkintalo, Opt. Lett. 38, 1790 (2013).
    [Crossref]
  33. M. R. E. Lamont, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, Opt. Lett 38, 3478 (2013).
    [Crossref]
  34. J. P. Webb, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-33, 635 (1985).
  35. M. Oxborrow, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 55, 1209 (2007).
  36. F. Hecht, J. Numer. Math. 20, 251 (2012).

2014 (9)

D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
[Crossref]

J. Li, X. Yi, H. Lee, S. A. Diddams, K. J. Vahala, Science 345, 309 (2014).
[Crossref]

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

Y. Liu, Y. Xuan, X. Xue, P.-H. Wang, S. Chen, A. J. Metcalf, J. Wang, D. E. Leaird, M. Qi, A. M. Weiner, Optica 1, 137 (2014).
[Crossref]

C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
[Crossref]

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

S. B. Papp, K. Beha, P. DelHaye, F. Quinlan, H. Lee, K. J. Vahala, S. A. Diddams, Optica 1, 10 (2014).
[Crossref]

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

2013 (7)

S. Coen, M. Erkintalo, Opt. Lett. 38, 1790 (2013).
[Crossref]

M. R. E. Lamont, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, Opt. Lett 38, 3478 (2013).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, D. Eliyahu, W. Liang, V. S. Ilchenko, J. Byrd, A. B. Matsko, D. Seidel, L. Maleki, Opt. Lett. 38, 2636 (2013).
[Crossref]

I. S. Grudinin, L. Baumgartel, N. Yu, Opt. Express 21, 26929 (2013).
[Crossref]

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

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

2012 (2)

2011 (5)

T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
[Crossref]

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
[Crossref]

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

M. Hossein-Zadeh, A. F. J. Levi, IET Optoelectron. 5, 36 (2011).
[Crossref]

2010 (1)

J. Hofer, A. Schliesser, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. A 82, 031804 (2010).
[Crossref]

2009 (1)

I. S. Grudinin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[Crossref]

2007 (2)

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Express 15, 6768 (2007).
[Crossref]

M. Oxborrow, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 55, 1209 (2007).

2006 (2)

2005 (1)

2003 (2)

1985 (1)

J. P. Webb, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-33, 635 (1985).

Aiello, A.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Andersen, U. L.

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Balakireva, I.

C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
[Crossref]

Baumgartel, L.

Beha, K.

Birks, T. A.

Boyd, R. W.

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, 2003).

Brasch, V.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

J. Riemensberger, K. Hartinger, T. Herr, V. Brasch, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Opt. Express 20, 27661 (2012).
[Crossref]

Bulu, I.

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

Byrd, J.

Chekhova, M. V.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

Chembo, Y. K.

C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
[Crossref]

Chen, S.

Coen, S.

Coillet, A.

C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
[Crossref]

Cordeiro, C. M. B.

Del’Haye, P.

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

DelHaye, P.

Demchenko, A. A.

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

Deotare, P.

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

Diddams, S. A.

J. Li, X. Yi, H. Lee, S. A. Diddams, K. J. Vahala, Science 345, 309 (2014).
[Crossref]

S. B. Papp, K. Beha, P. DelHaye, F. Quinlan, H. Lee, K. J. Vahala, S. A. Diddams, Optica 1, 10 (2014).
[Crossref]

T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
[Crossref]

Eliyahu, D.

Elser, D.

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Erkintalo, M.

Ferdous, F.

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

Foertsch, M.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

Freude, W.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Fuerst, J. U.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

Furst, J. U.

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Gaeta, A. L.

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

M. R. E. Lamont, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, Opt. Lett 38, 3478 (2013).
[Crossref]

Gavartin, E.

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

Godey, C.

C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
[Crossref]

Gorodetsky, M. L.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

Grudinin, I. S.

Hartinger, K.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

J. Riemensberger, K. Hartinger, T. Herr, V. Brasch, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Opt. Express 20, 27661 (2012).
[Crossref]

Hausmann, B. J. M.

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

Hecht, F.

F. Hecht, J. Numer. Math. 20, 251 (2012).

Herr, T.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

J. Riemensberger, K. Hartinger, T. Herr, V. Brasch, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Opt. Express 20, 27661 (2012).
[Crossref]

Hillerkuss, D.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Hofer, J.

J. Hofer, A. Schliesser, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. A 82, 031804 (2010).
[Crossref]

Holzwarth, R.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

J. Riemensberger, K. Hartinger, T. Herr, V. Brasch, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Opt. Express 20, 27661 (2012).
[Crossref]

T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
[Crossref]

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

Hossein-Zadeh, M.

M. Hossein-Zadeh, A. F. J. Levi, IET Optoelectron. 5, 36 (2011).
[Crossref]

Huang, S.-W.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Huang, Y. P.

D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
[Crossref]

Ilchenko, V. S.

Jost, J. D.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

Kippenberg, T.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

Kippenberg, T. J.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

J. Riemensberger, K. Hartinger, T. Herr, V. Brasch, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Opt. Express 20, 27661 (2012).
[Crossref]

T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
[Crossref]

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

J. Hofer, A. Schliesser, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. A 82, 031804 (2010).
[Crossref]

Kondratiev, N. M.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

Koos, C.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Kowligy, A. S.

D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
[Crossref]

Kumar, P.

D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
[Crossref]

Kwong, D.-L.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Lamont, M. R. E.

M. R. E. Lamont, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, Opt. Lett 38, 3478 (2013).
[Crossref]

Lauermann, M.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Leaird, D. E.

Lee, H.

Leuchs, G.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Leuthold, J.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Levi, A. F. J.

M. Hossein-Zadeh, A. F. J. Levi, IET Optoelectron. 5, 36 (2011).
[Crossref]

Li, J.

J. Li, X. Yi, H. Lee, S. A. Diddams, K. J. Vahala, Science 345, 309 (2014).
[Crossref]

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Liang, W.

A. A. Savchenkov, D. Eliyahu, W. Liang, V. S. Ilchenko, J. Byrd, A. B. Matsko, D. Seidel, L. Maleki, Opt. Lett. 38, 2636 (2013).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
[Crossref]

Lihachev, G.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

Lipson, M.

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

Liu, Y.

Loncar, M.

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

Maleki, L.

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, D. Eliyahu, W. Liang, V. S. Ilchenko, J. Byrd, A. B. Matsko, D. Seidel, L. Maleki, Opt. Lett. 38, 2636 (2013).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
[Crossref]

I. S. Grudinin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Express 15, 6768 (2007).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, I. S. Grudinin, A. B. Matsko, D. Strekalov, M. Mohageg, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Lett. 31, 1313 (2006).
[Crossref]

A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, A. A. Savchenkov, L. Maleki, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2292 (2003).
[Crossref]

V. S. Ilchenko, A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, L. Maleki, J. Opt. Soc. Am. A 20, 157 (2003).
[Crossref]

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Marquardt, C.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Matsko, A.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Matsko, A. B.

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, D. Eliyahu, W. Liang, V. S. Ilchenko, J. Byrd, A. B. Matsko, D. Seidel, L. Maleki, Opt. Lett. 38, 2636 (2013).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
[Crossref]

I. S. Grudinin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Express 15, 6768 (2007).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, I. S. Grudinin, A. B. Matsko, D. Strekalov, M. Mohageg, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Lett. 31, 1313 (2006).
[Crossref]

A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).

A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, A. A. Savchenkov, L. Maleki, J. Opt. Soc. Am. B 20, 2292 (2003).
[Crossref]

V. S. Ilchenko, A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, L. Maleki, J. Opt. Soc. Am. A 20, 157 (2003).
[Crossref]

A. B. Matsko, Practical Applications of Microresonators in Optics and Photonics (CRC Press, 2009).

McMillan, J. F.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Metcalf, A. J.

Mirgorodskiy, I.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

Mohageg, M.

Morandotti, R.

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

Moss, D. J.

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

Okawachi, Y.

M. R. E. Lamont, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, Opt. Lett 38, 3478 (2013).
[Crossref]

Oxborrow, M.

M. Oxborrow, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 55, 1209 (2007).

Papp, S. B.

Pfeifle, J.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Qi, M.

Quinlan, F.

Riemensberger, J.

Russell, P. S. J.

Savchenkov, A. A.

Schindler, P.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Schliesser, A.

J. Hofer, A. Schliesser, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. A 82, 031804 (2010).
[Crossref]

Schmogrow, R.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Seidel, D.

A. A. Savchenkov, D. Eliyahu, W. Liang, V. S. Ilchenko, J. Byrd, A. B. Matsko, D. Seidel, L. Maleki, Opt. Lett. 38, 2636 (2013).
[Crossref]

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
[Crossref]

Silberhorn, C.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

Strekalov, D.

D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
[Crossref]

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

A. A. Savchenkov, I. S. Grudinin, A. B. Matsko, D. Strekalov, M. Mohageg, V. S. Ilchenko, L. Maleki, Opt. Lett. 31, 1313 (2006).
[Crossref]

Strekalov, D. V.

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

Vahala, K. J.

Venkataraman, V.

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

Vyatchanin, S. P.

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

Wadsworth, W. J.

Wang, C. Y.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

Wang, J.

Wang, P.-H.

Webb, J. P.

J. P. Webb, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-33, 635 (1985).

Wegner, D.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Weimann, C.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Weiner, A. M.

Wittmann, C.

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

Wong, C. W.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Xuan, Y.

Xue, X.

Yang, J.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Yi, X.

J. Li, X. Yi, H. Lee, S. A. Diddams, K. J. Vahala, Science 345, 309 (2014).
[Crossref]

Yu, M.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Yu, N.

Yu, Y.

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

Zhou, H.

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

A. B. Matsko, V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).

IEEE Trans. Microwave Theory Tech. (2)

J. P. Webb, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. MTT-33, 635 (1985).

M. Oxborrow, IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 55, 1209 (2007).

IET Optoelectron. (1)

M. Hossein-Zadeh, A. F. J. Levi, IET Optoelectron. 5, 36 (2011).
[Crossref]

J. Numer. Math. (1)

F. Hecht, J. Numer. Math. 20, 251 (2012).

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

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

Nat. Commun. (1)

M. Foertsch, J. U. Fuerst, C. Wittmann, D. Strekalov, A. Aiello, M. V. Chekhova, C. Silberhorn, G. Leuchs, C. Marquardt, Nat. Commun. 4, 1818 (2013).

Nat. Photonics (5)

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

A. A. Savchenkov, A. B. Matsko, W. Liang, V. S. Ilchenko, D. Seidel, L. Maleki, Nat. Photonics 5, 293 (2011).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2013).
[Crossref]

J. Pfeifle, V. Brasch, M. Lauermann, Y. Yu, D. Wegner, T. Herr, K. Hartinger, P. Schindler, J. Li, D. Hillerkuss, R. Schmogrow, C. Weimann, R. Holzwarth, W. Freude, J. Leuthold, T. J. Kippenberg, C. Koos, Nat. Photonics 8, 375 (2014).
[Crossref]

B. J. M. Hausmann, I. Bulu, V. Venkataraman, P. Deotare, M. Loncar, Nat. Photonics 8, 369 (2014).
[Crossref]

New J. Phys. (1)

D. Strekalov, A. S. Kowligy, Y. P. Huang, P. Kumar, New J. Phys. 16, 053025 (2014).
[Crossref]

Opt. Express (3)

Opt. Lett (1)

M. R. E. Lamont, Y. Okawachi, A. L. Gaeta, Opt. Lett 38, 3478 (2013).
[Crossref]

Opt. Lett. (4)

Optica (2)

Phys. Rev. A (3)

F. Ferdous, A. A. Demchenko, S. P. Vyatchanin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. A 90, 033826 (2014).
[Crossref]

C. Godey, I. Balakireva, A. Coillet, Y. K. Chembo, Phys. Rev. A 89, 063814 (2014).
[Crossref]

J. Hofer, A. Schliesser, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. A 82, 031804 (2010).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (4)

I. S. Grudinin, A. B. Matsko, L. Maleki, Phys. Rev. Lett. 102, 043902 (2009).
[Crossref]

J. U. Furst, D. V. Strekalov, D. Elser, A. Aiello, U. L. Andersen, C. Marquardt, G. Leuchs, Phys. Rev. Lett. 106, 113901 (2011).
[Crossref]

P. Del’Haye, E. Gavartin, M. L. Gorodetsky, R. Holzwarth, T. J. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 107, 063901 (2011).
[Crossref]

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, I. Mirgorodskiy, G. Lihachev, M. L. Gorodetsky, T. Kippenberg, Phys. Rev. Lett. 113, 123901 (2014).
[Crossref]

Science (2)

T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
[Crossref]

J. Li, X. Yi, H. Lee, S. A. Diddams, K. J. Vahala, Science 345, 309 (2014).
[Crossref]

Other (3)

R. W. Boyd, Nonlinear Optics (Academic, 2003).

A. B. Matsko, Practical Applications of Microresonators in Optics and Photonics (CRC Press, 2009).

S.-W. Huang, H. Zhou, J. Yang, J. F. McMillan, A. Matsko, M. Yu, D.-L. Kwong, L. Maleki, C. W. Wong, arXiv:1404.3256 (2015).

Supplementary Material (1)

» Supplement 1: PDF (1191 KB)     

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.

Crystalline photonic belt resonator (PBR) as compared to WGM and ring resonators. (a) Schematically shown PBR combines axially symmetric substrate of WGM resonators with the microstructured geometry of on-chip, planar ring resonators. (b) Schematic rendering of different resonant structures. (c) Close-up view of the sharp-edge WGM resonator and a PBR with an optical mode shown in red. (d) Example of four batch fabricated MgF2 PBRs (optical photograph) with an electron microscope photo inset.

Fig. 2.
Fig. 2.

Dispersion engineering in photonic belt resonators. Wavelength dependence of resonator GVD can be fine-tuned by changing the light-guiding boundary shape. Here, the results of numerical modeling show the effect of changing the area (w×h) and aspect ratio (w/h) on the dispersion curve. Both absolute value and slope of the curve can be adjusted. Dispersion of birefringent MgF2 PBR with R=750μm is shown along with the dispersion of a spherical resonator of the same size. It is worth noting that the dispersion of a free-standing photonic belt and a cylindrical substrate are strongly different from that of a composite PBR.

Fig. 3.
Fig. 3.

Experimental dispersion engineering by microstructuring in crystalline resonators. Numerically computed total GVD for MgF2 resonators A and B. The resonator A, having Gaussian profile similar to previously reported single-mode resonators [27], has the same dispersion as a spherical resonator. Mode profiles computed by FEM are shown in color.

Fig. 4.
Fig. 4.

Frequency combs generated with crystalline resonators and the effect of dispersion engineering. Laser pump power is 300 mW at λ=1560nm (192.4 THz). Comb states from the Gaussian-shaped (A) and the PBR (B) at a minimum stable laser detuning are shown. The comb from the PBR contains over 2000 lines and can span over one octave. Inset shows cavity FSR-spaced comb lines.

Equations (1)

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

D=cD22πλ2RF3×106[psnm·km],

Metrics