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Erschienen in: Optical and Quantum Electronics 1/2017

01.01.2017

Resonant modal conversion in a two-mode waveguide

verfasst von: Yann G. Boucher, Alberto Parini, Patrice Féron

Erschienen in: Optical and Quantum Electronics | Ausgabe 1/2017

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Abstract

We characterize a system consisting of a two-mode waveguide coupled to a single-mode microring resonator possibly presenting a nonlinear response of Kerr type. By using the scattering parameter formalism extended to the multimode domain, we show that in the linear regime and for an ideally transparent medium, each resonance of the system can be exploited to perform complete even-to-odd (respectively, odd-to-even) modal conversion. Moreover, when the Kerr nonlinearity is effective, the microring enables a power-dependent modal switching mediated by phase bistability. Thanks to its mode-processing capabilities, this configuration is suitable to find application as a functional building-block in mode-division multiplexing (MDM) photonic integrated circuits.

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Fußnoten
1
By means of simple analytical evaluations made on slab waveguides, one can quickly verify the validity of this assumption, as long as \(WG_1\) remains reasonably far from the system made by \(WG_2+WG_3\). In fact, given the transverse power distribution of the modes in this configuration, the overlap integral between \(WG_1\) and \(WG_3\) (which is roughly proportional to the coupling constant) appears to be vanishingly smaller than the one between \(WG_1\) and \(WG_2\).
 
Literatur
Zurück zum Zitat Boyd, R.W.: Nonlinear Optics, 3rd edn. Academic, New York (2008) Boyd, R.W.: Nonlinear Optics, 3rd edn. Academic, New York (2008)
Zurück zum Zitat Luo, L.W., Ophir, N., C.P.Chen, Gabrielli, L., Poitras, C., Bergman, K., Lipson, M.: WDM-compatible mode-division multiplexing on a silicon chip. Nat. Commun. 5(3069) (2014). doi:10.1038/ncomms4069 Luo, L.W., Ophir, N., C.P.Chen, Gabrielli, L., Poitras, C., Bergman, K., Lipson, M.: WDM-compatible mode-division multiplexing on a silicon chip. Nat. Commun. 5(3069) (2014). doi:10.​1038/​ncomms4069
Zurück zum Zitat Matsko, A.B., Savchenkov, A.A., Strekalov, D., Ilchenko, V.S., Maleki, L.: Optical hyperparametric oscillations in a whispering-gallery-mode resonator: threshold and phase diffusion. Phys. Rev. A 71, 033804 (2005). doi:10.1103/PhysRevA.71.033804 ADSCrossRef Matsko, A.B., Savchenkov, A.A., Strekalov, D., Ilchenko, V.S., Maleki, L.: Optical hyperparametric oscillations in a whispering-gallery-mode resonator: threshold and phase diffusion. Phys. Rev. A 71, 033804 (2005). doi:10.​1103/​PhysRevA.​71.​033804 ADSCrossRef
Zurück zum Zitat Parini, A., Bellanca, G., Annoni, A., Morichetti, F., Melloni, A., Strain, M., Sorel, M., Gay, M., Pareige, C., Bramerie, L., Thual, M.: BER evaluation of a passive SOI WDM router. IEEE Photon. Technol. Lett. 25(23), 2285–2288 (2013). doi:10.1109/LPT.2013.2285248 ADSCrossRef Parini, A., Bellanca, G., Annoni, A., Morichetti, F., Melloni, A., Strain, M., Sorel, M., Gay, M., Pareige, C., Bramerie, L., Thual, M.: BER evaluation of a passive SOI WDM router. IEEE Photon. Technol. Lett. 25(23), 2285–2288 (2013). doi:10.​1109/​LPT.​2013.​2285248 ADSCrossRef
Zurück zum Zitat Treussart, F., Ilchenko, V., Roch, J.F., Hare, J., Lefèvre-Seguin, V., Raimond, J.M., Haroche, S.: Evidence for intrinsic kerr bistability of high-q microsphere resonators in superfluid helium. Eur Phys. J. D Atom. Mol. Opt. Plasma Phys. 1(3), 235–238 (1998). doi:10.1007/PL00021556 Treussart, F., Ilchenko, V., Roch, J.F., Hare, J., Lefèvre-Seguin, V., Raimond, J.M., Haroche, S.: Evidence for intrinsic kerr bistability of high-q microsphere resonators in superfluid helium. Eur Phys. J. D Atom. Mol. Opt. Plasma Phys. 1(3), 235–238 (1998). doi:10.​1007/​PL00021556
Zurück zum Zitat Yariv, A., Yeh, P.: Optical Waves in Crystals. Wiley, New York (1984) Yariv, A., Yeh, P.: Optical Waves in Crystals. Wiley, New York (1984)
Metadaten
Titel
Resonant modal conversion in a two-mode waveguide
verfasst von
Yann G. Boucher
Alberto Parini
Patrice Féron
Publikationsdatum
01.01.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Optical and Quantum Electronics / Ausgabe 1/2017
Print ISSN: 0306-8919
Elektronische ISSN: 1572-817X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11082-016-0853-y

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