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Erschienen in: Journal of Computational Electronics 2/2018

12.03.2018

Analytical predictions for nonlinear optical processes in silicon slot waveguides

verfasst von: Vishnu Priye, Nishit Malviya, Alan Mickelson

Erschienen in: Journal of Computational Electronics | Ausgabe 2/2018

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Abstract

Analytical expressions derived for dispersion relations and fields are used to obtain analytical predictions for the performance of modulators fabricated in second-order \((\upchi ^{2})\) and third-order \((\upchi ^{3})\) nonlinear materials filled into waveguide slot of silicon-on-insulator waveguides. Analytical expressions are used to model the electron-optical modulation and Kerr effect on slot waveguides for the theoretical modeling. The results obtained for slot waveguides with second-order nonlinearities are compared with those obtained under the planar-waveguide approximations reported as in earlier work. Also, exhaustive solutions are obtained for third-order nonlinear slot waveguides. This work employs long standing and reliable mathematical methods to develop the computational modal of photonics integrated devices. Moreover, the present work allows one a new perspective on design of various optical devices based on low-index sub-wavelength nonlinear slot waveguides.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Leuthold, J., Koos, C., Freude, W., Member, S., Alloatti, L., Palmer, R., Korn, D., Pfeifle, J., Lauermann, M., Dinu, R., Wehrli, S., Member, S., Jazbinsek, M., Peter, G., Waldow, M., Wahlbrink, T., Bolten, J., Kurz, H., Fournier, M., Fedeli, J., Yu, H., Bogaerts, W.: Silicon-organic hybrid electro-optical devices. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 19, 114 (2013)CrossRef Leuthold, J., Koos, C., Freude, W., Member, S., Alloatti, L., Palmer, R., Korn, D., Pfeifle, J., Lauermann, M., Dinu, R., Wehrli, S., Member, S., Jazbinsek, M., Peter, G., Waldow, M., Wahlbrink, T., Bolten, J., Kurz, H., Fournier, M., Fedeli, J., Yu, H., Bogaerts, W.: Silicon-organic hybrid electro-optical devices. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 19, 114 (2013)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Almeida, V.R., Xu, Q., Barrios, C.A., Lipson, M.: Guiding and confining light in void nanostructure. Opt. Lett. 29, 1209 (2004)CrossRef Almeida, V.R., Xu, Q., Barrios, C.A., Lipson, M.: Guiding and confining light in void nanostructure. Opt. Lett. 29, 1209 (2004)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Rahman, B.M.A., Leung, D.M.H., Grattan, K.T.V: Light guidance in low-index slot-waveguides. In: 2012 7th International Conference on Electrical and Computer Engineering, pp. 506–509. IEEE (2012) Rahman, B.M.A., Leung, D.M.H., Grattan, K.T.V: Light guidance in low-index slot-waveguides. In: 2012 7th International Conference on Electrical and Computer Engineering, pp. 506–509. IEEE (2012)
7.
Zurück zum Zitat Xu, Q., Almeida, V.R., Panepucci, R.R., Lipson, M.: Experimental demonstration of guiding and confining light in nanometer-size low-refractive-index material. Opt. Lett. 29, 1626–1628 (2004)CrossRef Xu, Q., Almeida, V.R., Panepucci, R.R., Lipson, M.: Experimental demonstration of guiding and confining light in nanometer-size low-refractive-index material. Opt. Lett. 29, 1626–1628 (2004)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Alloatti, L., Korn, D., Palmer, R., Hillerkuss, D., Li, J., Barklund, A., Dinu, R., Wieland, J., Fournier, M., Fedeli, J., Yu, H., Bogaerts, W., Dumon, P., Baets, R., Koos, C., Freude, W., Leuthold, J.: 427 Gbit/s electro-optic modulator in silicon technology. Opt. Express 19, 11841 (2011). https://doi.org/10.1364/OE.19.011841 CrossRef Alloatti, L., Korn, D., Palmer, R., Hillerkuss, D., Li, J., Barklund, A., Dinu, R., Wieland, J., Fournier, M., Fedeli, J., Yu, H., Bogaerts, W., Dumon, P., Baets, R., Koos, C., Freude, W., Leuthold, J.: 427 Gbit/s electro-optic modulator in silicon technology. Opt. Express 19, 11841 (2011). https://​doi.​org/​10.​1364/​OE.​19.​011841 CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Palmer, R., Alloatti, L., Korn, D., Schindler, P.C., Baier, M., Bolten, J., Wahlbrink, T., Waldow, M., Dinu, R., Freude, W., Koos, C., Leuthold, J.: Low power Mach–Zehnder modulator in silicon-organic hybrid technology. IEEE Photonics Technol. Lett. 25, 1226–1229 (2013). https://doi.org/10.1109/LPT.2013.2260858 CrossRef Palmer, R., Alloatti, L., Korn, D., Schindler, P.C., Baier, M., Bolten, J., Wahlbrink, T., Waldow, M., Dinu, R., Freude, W., Koos, C., Leuthold, J.: Low power Mach–Zehnder modulator in silicon-organic hybrid technology. IEEE Photonics Technol. Lett. 25, 1226–1229 (2013). https://​doi.​org/​10.​1109/​LPT.​2013.​2260858 CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Ding, R., Baehr-jones, T., Kim, W., Spott, A., Fournier, M., Fedeli, J., Huang, S., Luo, J., Jen, A.K., Dalton, L., Hochberg, M.: Sub-volt silicon-organic electro-optic modulator with 500 MHz bandwidth. J. Lightwave Technol. 29, 1112–1117 (2011)CrossRef Ding, R., Baehr-jones, T., Kim, W., Spott, A., Fournier, M., Fedeli, J., Huang, S., Luo, J., Jen, A.K., Dalton, L., Hochberg, M.: Sub-volt silicon-organic electro-optic modulator with 500 MHz bandwidth. J. Lightwave Technol. 29, 1112–1117 (2011)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Koos, C., Jacome, L., Poulton, C., Leuthold, J., Freude, W.: Nonlinear silicon-on-insulator waveguides for all-optical signal processing. Opt. Express 15, 5524–5534 (2007)CrossRef Koos, C., Jacome, L., Poulton, C., Leuthold, J., Freude, W.: Nonlinear silicon-on-insulator waveguides for all-optical signal processing. Opt. Express 15, 5524–5534 (2007)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat Koos, C., Vorreau, P., Vallaitis, T., Dumon, P., Bogaerts, W., Baets, R., Esembeson, B., Biaggio, I., Michinobu, T., Diederich, F., Freude, W., Leuthold, J.: All-optical high-speed signal processing with silicon-organic hybrid slot waveguides. Nat. Photonics 3, 216–219 (2009). https://doi.org/10.1038/nphoton.2009.25 CrossRef Koos, C., Vorreau, P., Vallaitis, T., Dumon, P., Bogaerts, W., Baets, R., Esembeson, B., Biaggio, I., Michinobu, T., Diederich, F., Freude, W., Leuthold, J.: All-optical high-speed signal processing with silicon-organic hybrid slot waveguides. Nat. Photonics 3, 216–219 (2009). https://​doi.​org/​10.​1038/​nphoton.​2009.​25 CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Iu, Y.A.O.L., Ong, M.E.I.K.: Transverse magnetic modes in planar slot waveguides. JOSA B 32, 2052–2060 (2015)CrossRef Iu, Y.A.O.L., Ong, M.E.I.K.: Transverse magnetic modes in planar slot waveguides. JOSA B 32, 2052–2060 (2015)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Priye, V., Mickelson, A.R.: Multiple scale analysis of low index subwavelength slot waveguide electrooptic modulator. In: 2013 International Conference on Microwave and Photonics (ICMAP). pp. 1–4. IEEE (2013) Priye, V., Mickelson, A.R.: Multiple scale analysis of low index subwavelength slot waveguide electrooptic modulator. In: 2013 International Conference on Microwave and Photonics (ICMAP). pp. 1–4. IEEE (2013)
30.
Zurück zum Zitat Ghatak, A., Thyagarajan, K.: Introduction to Fiber Optics. Cambridge University Press, Cambridge (1998)CrossRef Ghatak, A., Thyagarajan, K.: Introduction to Fiber Optics. Cambridge University Press, Cambridge (1998)CrossRef
Metadaten
Titel
Analytical predictions for nonlinear optical processes in silicon slot waveguides
verfasst von
Vishnu Priye
Nishit Malviya
Alan Mickelson
Publikationsdatum
12.03.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Computational Electronics / Ausgabe 2/2018
Print ISSN: 1569-8025
Elektronische ISSN: 1572-8137
DOI
https://doi.org/10.1007/s10825-018-1150-8

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