Abstract

We present a compact, Kerr-lens mode-locked oscillator consisting of a three-element optical setup and demonstrate femtosecond pulse generation at a repetition rate of 23.8 GHz.

© 2019 Optical Society of America under the terms of the OSA Open Access Publishing Agreement

Full Article  |  PDF Article
OSA Recommended Articles
Gigahertz-repetition-rate soliton microcombs

Myoung-Gyun Suh and Kerry Vahala
Optica 5(1) 65-66 (2018)

Octave-spanning Cr:ZnS femtosecond laser with intrinsic nonlinear interferometry

Sergey Vasilyev, Igor Moskalev, Viktor Smolski, Jeremy Peppers, Mike Mirov, Vladimir Fedorov, Dmitry Martyshkin, Sergey Mirov, and Valentin Gapontsev
Optica 6(2) 126-127 (2019)

Kerr-lens mode-locked Yb:KYW laser at 4.6-GHz repetition rate

Mamoru Endo, Akira Ozawa, and Yohei Kobayashi
Opt. Express 20(11) 12191-12197 (2012)

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. E. Spence, P. N. Kean, and W. Sibbett, Opt. Lett. 16, 42 (1991).
    [Crossref]
  2. M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
    [Crossref]
  3. R. A. McCracken, J. M. Charsley, and D. T. Reid, Opt. Express 25, 15058 (2017).
    [Crossref]
  4. “IMT Vision—Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond,” (2015).
  5. C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
    [Crossref]
  6. A. Martinez and S. Yamashita, Opt. Express 19, 6155 (2011).
    [Crossref]
  7. L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
    [Crossref]
  8. A. S. Mayer, C. R. Phillips, and U. Keller, Nat. Commun. 8, 1673 (2017).
    [Crossref]
  9. S. Liu, X. Wu, D. Jung, J. C. Norman, M. J. Kennedy, H. K. Tsang, A. C. Gossard, and J. E. Bowers, Optica 6, 128 (2019).
    [Crossref]
  10. D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
    [Crossref]
  11. T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
    [Crossref]
  12. M. G. Suh and K. Vahala, Optica 5, 65 (2018).
    [Crossref]
  13. T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
    [Crossref]
  14. A. Bartels, D. Heinecke, and S. A. Diddams, Opt. Lett. 33, 1905 (2008).
    [Crossref]
  15. M. Endo, I. Ito, and Y. Kobayashi, Opt. Express 23, 1276 (2015).
    [Crossref]
  16. M. Ramaswamy-Paye and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 19, 1756 (1994).
    [Crossref]
  17. B. E. Bouma and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 134 (1996).
    [Crossref]
  18. T. Tomaru, Opt. Lett. 26, 1439 (2001).
    [Crossref]
  19. Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
    [Crossref]

2019 (1)

2018 (2)

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

M. G. Suh and K. Vahala, Optica 5, 65 (2018).
[Crossref]

2017 (2)

A. S. Mayer, C. R. Phillips, and U. Keller, Nat. Commun. 8, 1673 (2017).
[Crossref]

R. A. McCracken, J. M. Charsley, and D. T. Reid, Opt. Express 25, 15058 (2017).
[Crossref]

2016 (1)

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

2015 (1)

2014 (1)

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

2011 (1)

2009 (1)

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

2008 (1)

2005 (1)

M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
[Crossref]

2004 (1)

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

2002 (1)

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

2001 (1)

1996 (1)

1994 (1)

1991 (1)

Akcaalan, O.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Araujo-Hauck, C.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

Asik, M. D.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Bartels, A.

Bouma, B. E.

Bowers, J. E.

Brasch, V.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Carlson, D. R.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Cetin, B.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Charsley, J. M.

Diddams, S. A.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

A. Bartels, D. Heinecke, and S. A. Diddams, Opt. Lett. 33, 1905 (2008).
[Crossref]

Elahi, P.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Endo, M.

Fujimoto, J. G.

Gorodetsky, M. L.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Gossard, A. C.

Hagiwara, J.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Hänsch, T. W.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

Heinecke, D.

Herr, T.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Hickstein, D. D.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Higashi, R.

M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
[Crossref]

Holzwarth, R.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

Hong, F. L.

M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
[Crossref]

Hoogland, H.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Ilday, F. O.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Ito, I.

Jost, J. D.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Jung, D.

Kalaycioglu, H.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Katori, H.

M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
[Crossref]

Kean, P. N.

Keller, U.

A. S. Mayer, C. R. Phillips, and U. Keller, Nat. Commun. 8, 1673 (2017).
[Crossref]

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Kennedy, M. J.

Kerse, C.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Kesim, D. K.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Kippenberg, T. J.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Kobayashi, Y.

Kondratiev, N. M.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Krainer, L.

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Lecomte, S.

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Liu, S.

Lu, J.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Martinez, A.

Mayer, A. S.

A. S. Mayer, C. R. Phillips, and U. Keller, Nat. Commun. 8, 1673 (2017).
[Crossref]

McCracken, R. A.

Metcalf, A. J.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Moser, M.

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Norman, J. C.

Oktem, B.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Papp, S. B.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Paschotta, R.

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Phillips, C. R.

A. S. Mayer, C. R. Phillips, and U. Keller, Nat. Commun. 8, 1673 (2017).
[Crossref]

Quinlan, F.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Ramaswamy-Paye, M.

Reid, D. T.

Sato, Y.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Senatsky, Y.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Shirakawa, A.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Sibbett, W.

Spence, D. E.

Steinmetz, T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

Suh, M. G.

Takamoto, M.

M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
[Crossref]

Tomaru, T.

Tsang, H. K.

Udem, T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

Ueda, K.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Vahala, K.

Wang, C. Y.

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Weingarten, K. J.

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Wilken, T.

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

Wu, X.

Yagi, H.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Yamashita, S.

Yanagitani, T.

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Yavas, S.

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Zhang, W.

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Appl. Phys. B (1)

T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R. Holzwarth, T. W. Hänsch, and T. Udem, Appl. Phys. B 96, 251 (2009).
[Crossref]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

L. Krainer, R. Paschotta, S. Lecomte, M. Moser, K. J. Weingarten, and U. Keller, IEEE J. Quantum Electron. 38, 1331 (2002).
[Crossref]

Laser Phys. Lett. (1)

Y. Senatsky, A. Shirakawa, Y. Sato, J. Hagiwara, J. Lu, K. Ueda, H. Yagi, and T. Yanagitani, Laser Phys. Lett. 1, 500 (2004).
[Crossref]

Nat. Commun. (1)

A. S. Mayer, C. R. Phillips, and U. Keller, Nat. Commun. 8, 1673 (2017).
[Crossref]

Nat. Photonics (1)

T. Herr, V. Brasch, J. D. Jost, C. Y. Wang, N. M. Kondratiev, M. L. Gorodetsky, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 8, 145 (2014).
[Crossref]

Nature (2)

M. Takamoto, F. L. Hong, R. Higashi, and H. Katori, Nature 435, 321 (2005).
[Crossref]

C. Kerse, H. Kalaycioglu, P. Elahi, B. Cetin, D. K. Kesim, O. Akcaalan, S. Yavas, M. D. Asik, B. Oktem, H. Hoogland, R. Holzwarth, and F. O. Ilday, Nature 537, 84 (2016).
[Crossref]

Opt. Express (3)

Opt. Lett. (5)

Optica (2)

Science (1)

D. R. Carlson, D. D. Hickstein, W. Zhang, A. J. Metcalf, F. Quinlan, S. A. Diddams, and S. B. Papp, Science 361, 1358 (2018).
[Crossref]

Other (1)

“IMT Vision—Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond,” (2015).

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. (a) Bow-tie ring cavity. OC, output coupler; CM, chirped mirror. (b) Proposed cavity geometry for high-repetition-rate KLM. DCM, dichroic chirped mirror.
Fig. 2.
Fig. 2. (a) Optical spectrum with resolution of 4 GHz. The inset shows the spectrum in the 1084–1085 nm range. (b) RF spectrum. The peak frequency of 20.1 GHz corresponds to the measured mode spacing in the inset of (a). RBW, resolution bandwidth. (c) Interferometric autocorrelation trace. The black lines are fitting curves, with the assumption that the pulses are shaped as a secant hyperbolic function. The FWHM pulse duration is estimated from these fittings to be 120 fs.
Fig. 3.
Fig. 3. Measured pulse duration (orange) and spectral width (green) as functions of repetition frequency.

Metrics