Optical bistability based on Bragg grating resonators in metal-insulator-metal plasmonic waveguides

Xiang, Yuanjiang; Zhang, Xinzheng; Cai, Wei; Wang, Lei; Ying, Cuifeng; Xu, Jingjun

doi:10.1063/1.4775353

Cited by 19 publications

(8 citation statements)

References 27 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…[36][37][38] In comparison to previous reports, the bistability hysteresis produced by the dual-mode laser system presented here also has some significant properties that can be seen in Fig. 6, where the input-output power relationship shows remarkable bistable hysteresis loops for mode-A, mode-B and the selected side mode for various wavelength detuning levels.…”

Section: Optical Bistabilitymentioning

confidence: 80%

Optical bistability in side-mode injection locked dual-mode Fabry-Pérot laser diode

Nakarmi

Hoai

et al. 2013

AIP Advances

View full text Add to dashboard Cite

In this paper, optical bistability characteristics are demonstrated experimentally based on a dual-mode laser system comprising a multi-mode Fabry-Pérot laser diode (MMFP-LD) and a built-in feedback cavity formed by a fiber facet. The results show that two lasing modes with frequency separation of ∼0.58 THz and comparable peak powers can be achieved by judicious adjustment of the bias current and the operating temperature of the laser chip, which has a peak fluctuation of less than ∼1 dBm over a measurement period of one hour. A combination of appropriate external injection power and wavelength detuning can result in remarkable optical bistability in two oscillation modes, in which the resulting contrast ratio between the unlocked and locked states can be up to 30 dB, and the corresponding hysteresis loop width can be changed by controlling the side-mode injection power and the wavelength detuning.

show abstract

Section: Optical Bistabilitymentioning

confidence: 80%

Optical bistability in side-mode injection locked dual-mode Fabry-Pérot laser diode

Nakarmi

Hoai

et al. 2013

AIP Advances

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The third-order nonlinear susceptibility is chosen as a typical value of nonlinear optical materials such as InGaAsP, that is χ (3) = 1.0 × 10 −18 m 2 /V 2 [31,33,34]. The two-dimensional discretized equations that describe the evolution of field components E z , H x and H y in the presence of FWM phenomenon are: …”

Section: Example 4: Application To Parametric Four Wave Mixing In An mentioning

confidence: 99%

Time-filtered leapfrog integration of Maxwell equations using unstaggered temporal grids

Mahalov

Moustaoui

2016

Journal of Computational Physics

View full text Add to dashboard Cite

A finite-difference time-domain method for integration of Maxwell equations is presented. The computational algorithm is based on the leapfrog time stepping scheme with unstaggered temporal grids. It uses a fourth-order implicit time filter that reduces computational modes and fourth-order finite difference approximations for spatial derivatives. The method can be applied within both staggered and collocated spatial grids. It has the advantage of allowing explicit treatment of terms involving electric current density and application of selective numerical smoothing which can be used to smooth out errors generated by finite differencing. In addition, the method does not require iteration of the electric constitutive relation in nonlinear electromagnetic propagation problems. The numerical method is shown to be effective and stable when employed within Perfectly Matched Layers (PML). Stability analysis demonstrates that the proposed method is effective in stabilizing and controlling numerical instabilities of computational modes arising in wave propagation problems with physical damping and artificial smoothing terms while maintaining higher accuracy for the physical modes. Comparison of simulation results obtained from the proposed method and those computed by the classical time filtered leapfrog, where Maxwell equations are integrated for a lossy medium, within PML regions and for Kerr-nonlinear media show that the proposed method is robust and accurate. The performance of the computational algorithm is also verified by analyzing parametric four wave mixing in an optical nonlinear Kerr medium. The algorithm is found to accurately predict frequencies and amplitudes of nonlinearly converted waves under realistic conditions proposed in the literature.

show abstract

“…Μάλιστα, η αύξηση της πυκνότητας ισχύος στον συντονιστή συνεπάγεται μειωμένο επίπεδο ισχύος εισόδου συγκριτικά με την προσέγγιση κατευθυντικού ζεύκτη. Μέχρι σήμερα, οι σχετικές μελέτες περιορίζονται σε διατάξεις δυο διαστάσεων με βάση τον ΜΙΜ κυματοδηγό [147][148][149][150]. Παρά την πρόοδο που έχει σημειωθεί, η υλοποίηση πρακτικών διακοπτικών στοιχείων στη βάση μη γραμμικών φαινομένων αποτελεί ακόμη έναν μακρινό στόχο.…”

Section: θεσσαλονίκη οκτώβριος 2013unclassified

“…Οι υψηλοί συντελεστές ποιότητας των σχετικών συντονιστών επιτρέπουν την επίδειξη διακοπτικών διατάξεων που παρουσιάζουν αξιόλογους λόγους εξάλειψης και απαιτούν χαμηλό επίπεδο ισχύος εισόδου για τη λειτουργία τους. Αντίστοιχες μελέτες κάνουν την εμφάνισή τους τα τελευταία χρόνια και στην πλασμονική τεχνολογία, περιορίζονται όμως, μέχρι σήμερα, σε διατάξεις δυο διαστάσεων με βάση τον ΜΙΜ κυματοδηγό[147][148][149][150]. Αντικείμενο του παρόντος κεφαλαίου αποτελεί η επίδειξη τρισδιάστατων μη γραμμικών διακοπτικών διατάξεων στη βάση μιας παραλλαγής υβριδικού πλασμονικού κυματοδηγού, με σκοπό την αξιοποίησή τους σε πρακτικές εφαρμογές.…”

unclassified

Φωτονικές Διατάξεις Επιφανειακών Πλασμονικών Κυμάτων Σε Κλίμακα Μικρότερη Του Μήκους Κύματος

Τσιλιπάκος¹

View full text Add to dashboard Cite

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η σχεδίαση πλασμονικών διακοπτικών στοιχείων οδηγούμενου κύματος. Εξετάζονται δύο διαφορετικές κατηγορίες διατάξεων, με κοινό χαρακτηριστικό την αξιοποίηση ενός ή περισσότερων συντονιστών οδεύοντος κύματος (μικροδακτυλίου ή μικροδίσκου). Η πρώτη κατηγορία αφορά θερμο-οπτικά διακοπτικά στοιχεία βασισμένα στον πλασμονικό κυματοδηγό διηλεκτρικής φόρτισης (DLSPP). Αρχικά, διερευνώνται τα χαρακτηριστικά των παθητικών διατάξεων φίλτρου μικροδακτυλίου και μικροδίσκου. Διαπιστώνεται ότι ο συντονιστής μικροδίσκου παρουσιάζει μειωμένες απώλειες ακτινοβολίας, γεγονός που μεταφράζεται σε υψηλότερους συντελεστές ποιότητας. Στη συνέχεια, εξετάζεται ένας αριθμός διαφορετικών θερμο-οπτικών διατάξεων, με σκοπό την αναγνώριση της διάταξης εκείνης που εξασφαλίζει 2x2 λειτουργία με υψηλούς λόγους εξάλειψης για αμφότερες τις θύρες εξόδου. Η διαδικασία της σχεδίασης καταλήγει σε φίλτρο δύο συντονιστών με κάθετους κυματοδηγούς εισόδου/εξόδου. Η κάθετη διάταξη των κυματοδηγών καθιστά τη θύρα απόρριψης προϊόν συμβολής, γεγονός που οδηγεί σε υψηλούς λόγους εξάλειψης για τη θύρα αυτή, ενώ η προσθήκη του δεύτερου συντονιστή είναι απαραίτητη για την αποκατάσταση της συμμετρίας με σκοπό τη 2x2 λειτουργία. Με στόχο την αξιοποίηση των προταθέντων θερμο-οπτικών διακοπτικών στοιχείων σε συνθετότερα νανοφωτονικά κυκλώματα, μελετάται η σύζευξη του DLSPP με κυματοδηγούς της φωτονικής τεχνολογίας πυριτίου. Ειδικότερα, επιλέγεται η προσέγγιση της απευθείας σύζευξης των εμπλεκόμενων κυματοδηγών και διεξάγεται παραμετρική ανάλυση συναρτήσει των γεωμετρικών παραμέτρων της διεπιφάνειας με σκοπό την μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας σύζευξης. Εξετάζονται δύο παραλλαγές του κυματοδηγού πυριτίου, ο κυματοδηγός ράβδωσης και ο κυματοδηγός ταινίας, με τον κυματοδηγό ταινίας να οδηγεί σε υψηλότερη αποδοτικότητα σύζευξης (85%). Η δεύτερη κατηγορία διατάξεων αφορά μη γραμμικά διακοπτικά στοιχεία με υποκείμενη διάταξη τον υβριδικό πλασμονικό κυματοδηγό αγωγού-διακένου-πυριτίου (CGS). Η προσέγγιση που ακολουθείται στηρίζεται στη χρήση μη γραμμικού συντονιστή οδεύοντος κύματος με σκοπό την αξιοποίηση του φαινομένου της οπτικής διστάθειας. Επιλέγεται συντονιστής δίσκου ακτίνας 1μm καθώς παρουσιάζει τις χαμηλότερες απαιτήσεις ισχύος για την εμφάνιση οπτικής διστάθειας. Στη συνέχεια, η οπτική απόκριση συστήματος μη γραμμικού δίσκου συζευγμένου με ευθύγραμμο CGS κυματοδηγό μελετάται με κατάλληλο μαθηματικό πλαίσιο, το οποίο συνδυάζει τη θεωρία μικρών διαταραχών με τη θεωρία συζευγμένων ρυθμών στο πεδίο του χρόνου. Εξασφαλίζοντας συνθήκες κρίσιμης σύζευξης, επιδεικνύεται διακοπτικό στοιχείο με θεωρητικά άπειρο λόγο εξάλειψης και χαμηλές απώλειες εισαγωγής. Επιπλέον, σημαντικά πλεονεκτήματα της εν λόγω διάταξης αποτελούν η αμιγώς οπτική λειτουργία και η ταχύτατη απόκριση. Το σύνολο των διατάξεων που μελετώνται στα πλαίσια της διατριβής αναλύονται με την τρισδιάστατη, πλήρως διανυσματική μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάπτυξη μιας απορροφητικής οριακής συνθήκης ικανής να απορροφά/διεγείρει αποτελεσματικά υβριδικούς οδηγούμενους ρυθμούς, οπως αυτοί που υποστηρίζονται από τους νανοφωτονικούς κυματοδηγούς που μελετώνται στη διατριβή. Η επίδοση της προταθείσας συνθήκης αξιολογείται μέσα από μια σειρά αριθμητικών παραδειγμάτων, τα οποία επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητά της.

show abstract

Optical bistability based on Bragg grating resonators in metal-insulator-metal plasmonic waveguides

Cited by 19 publications

References 27 publications

Optical bistability in side-mode injection locked dual-mode Fabry-Pérot laser diode

Optical bistability in side-mode injection locked dual-mode Fabry-Pérot laser diode

Time-filtered leapfrog integration of Maxwell equations using unstaggered temporal grids

Φωτονικές Διατάξεις Επιφανειακών Πλασμονικών Κυμάτων Σε Κλίμακα Μικρότερη Του Μήκους Κύματος

Contact Info

Product

Resources

About