Nonlinear optical interactions of laser modes in quantum cascade lasers

Journal of Modern Optics

Volumn 58, Issue 9, 2011, Pages 727-742

  Wójcik, Aleksander K ^a   Yu, Nanfang ^b   Capasso, Federico ^b   Belyanin, Alexey ^a  

^a TEXAS A AND M UNIVERSITY   (United States)

^b HARVARD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

mode locking; nonlinear optics; quantum cascade lasers

Indexed keywords

BEAM-STEERING; COHERENT PHENOMENA; MID-INFRARED QUANTUM CASCADE; MODE-LOCKED; MODELOCKING; MULTIMODES; NON-LINEAR DYNAMICS; NONLINEAR INTERACTIONS; NONLINEAR MODE; NONLINEAR OPTICAL INTERACTIONS; NONLINEAR PHASE; PHASE-LOCKING; PHASE-SENSITIVE; THEORETICAL STUDY; TRANSVERSE MODE; ULTRA-FAST;

LASER MODE LOCKING; MODE-LOCKED FIBER LASERS; NONLINEAR OPTICS; QUANTUM CASCADE LASERS;

INFRARED LASERS;

EID: 79957583036     PISSN: 09500340     EISSN: 13623044     Source Type: Journal    
DOI: 10.1080/09500340.2011.573590     Document Type: Article

References (56)

1. Lyakh, A.; Maulini, R.; Tsekoun, A.; Go, R.; Von der Porten, S.; Pflugl, C.; Diehl, L.; Capasso, F.; Patel, C.K.N. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 18799-18802.
2. Gokden, B.; Bai, Y.; Bandyopadhyay, N.; Slivken, S.; Razeghi, M. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 131112.
3. Bai, Y.; Slivken, S.; Darvish, S.R.; Haddadi, A.; Gokden, B.; Razeghi, M. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 221104.
4. Liu, P.Q.; Hoffman, A.J.; Escarra, M.D.; Franz, K.J.; Khurgin, J.B.; Dikmelik, Y.; Wang, X.J.; Fan, J.Y.; Gmachl, C.F. Nat. Photonics 2010, 4, 95-98.
5. Belkin, M.A.; Capasso, F.; Xie, F.; Belyanin, A.; Fischer, M.; Wittman, A.; Faist, J. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 201101.
6. Kumar, S.; Chan, C.W.I.; Hu, Q.; Reno, J.L. Nat. Phys. 2011, 7, 166-171.
7. Yu, N.; Diehl, L.; Cubukcu, E.; Bour, D.; Corzine, S.; Höfler, G.; Wojcik, A.K.; Crozier, K.B.; Belyanin, A.; Capasso, F. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 013901.
8. Wó jcik, A.K.; Yu, N.; Diehl, L.; Capasso, F.; Belyanin, A. Phys. Rev. Lett. 2001, 106, 133902.
9. Wó jcik, A.K.; Yu, N.; Diehl, L.; Capasso, F.; Belyanin, A. Opt. Eng. 2010, 49, 111114.
10. Choi, H.; Norris, T.B.; Gresch, T.; Giovannini, M.; Faist, J.; Diehl, L.; Capasso, F. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 122114.
11. Khanin, Y. Principles of Laser Dynamics; Elsevier: Amsterdam, 1995.
12. Staliunas, K.; Tarroja, M.; Weiss, C. Opt. Commun. 1993, 102, 69-75.
13. Wang, C.Y.; Kuznetsova, L.; Gkortsas, V.M.; Diehl, L.; Kärtner, F.X.; Belkin, M.A.; Belyanin, A.; Li, X.; Ham, D.; Schneider, H.; Grant, P.; Song, C.Y.; Haffouz, S.; Wasilewski, Z.R.; Liu, H.C.; Capasso, F. Opt. Express 2009, 17, 12929.
14. Wang, C.; Diehl, L.; Gordon, A.; Jirauschek, C.; Kartner, F.X.; Belyanin, A.; Bour, D.; Corzine, S.; Haoer, G.; Troccoli, M.; Faist, J.; Capasso, F. Phys. Rev. A Rapid Commun. 2007, 75, 031802.
15. Gordon, A.; Wang, C.; Diehl, L.; Kärtner, F.X.; Belyanin, A.; Bour, D.; Corzine, S.; Höfler, G.; Liu, H.C.; Schneider, H.; Maier, T.; Troccoli, M.; Faist, J.; Capasso, F. Phys. Rev. A 2008, 77, 053804.
16. Menyuk, C.R.; Talukder, M.A. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 023903.
17. Mandel, P.; Tlidi, M. J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 2004, 6, R60-R75.
18. Schöll, E.; Schuster, H.G., Eds. Handbook of Chaos Control; Wiley-VCH: Weinheim, 2008.
19. Otsuka, K.; Chu, S.-C.; Lin, C.-C.; Tokunaga, K.; Ohtomo, T. Opt. Express 2009, 17, 21615-21627.
20. Wiesenfeld, K.; Peles, S.; Rogers, J. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2009, 15, 312-319.
21. Bewley, W.; Lindle, J.; Kim, C.S.; Vurgaftman, I.; Meyer, J.R.; Evans, A.J.; Yu, J.S.; Slivken, S.; Razeghi, M. IEEE J. Quantum Electron. 2005, 41, 833-841.
22. Yu, N.; Blanchard, R.; Fan, J.; Wang, Q.J.; Pflugl, C.; Diehl, L.; Edamura, T.; Furuta, S.; Yamanishi, M.; Kan, H.; Capasso, F. IEEE Trans. Nanotechnol. 2010, 9, 11-29.
23. Hoffmann, L.K.; Hurni, C.A.; Schartner, S.; Mujagić , E.; Andrews, A.M.; Klang, P.; Schrenk, W.; Semtsiv, M.P.; Masselink, W.T.; Strasser, G. Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 061110.
24. Allen, D.; Hargett, T.W.; Reno, J.; Wanke, M.C. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2011, 17, 222-228.
25. Fathololoumi, S.; Dupont, E.; Razavipour, S.G.; Laframboise, S.R.; Delage, A.; Wasilewski, Z.R.; Bezinger, A.; Rafi, G.Z.; Safavi-Naeini, S.; Ban, D.; Liu, H.C. Opt. Express 2010, 18, 10036-10048.
26. Indjin, D.; Harrison, P.; Kelsall, R.W.; Ikonic, Z. J. Appl. Phys. 2002, 91, 9019.
27. Nelander, R.; Wacker, A.; Pereira Jr, M.F.; Revin, D.G.; Soulby, M.R.; Wilson, L.R.; Cockburn, J.W.; Krysa, A.B.; Roberts, J.S.; Airey, R.J. J. Appl. Phys. 2007, 102, 113104.
28. Hofstetter, D.; Beck, M.; Aellen, T.; Faist, J.; Oesterle, U.; Ilegems, M.; Gini, E.; Melchior, H. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 1964-1966.
29. Rana, F.; Ram, R.J. Phys. Rev. B 2002, 65, 125313.
30. Gensty, T.; Elsäber, W.; Mann, C. Opt. Express 2005, 13, 2032-2039.
31. Yu, N.; Diehl, L.; Cubukcu, E.; Pflugl, C.; David, B.; Scott, C.; Zhu, J.; Hofler, G.; Crozier, K.B.; Capasso, F. Opt. Express 2007, 15, 13227-13235.
32. Hinkov, B.; Fuchs, F.; Bronner, W.; Kohler, K.; Wagner, J. IEEE J. Quantum Electron. 2008, 44, 1124-1128.
33. Wang, Q.J.; Pflugl, C.; Diehl, L.; Capasso, F.; Edamura, T.; Furuta, S.; Yamanishi, M.; Kan, H. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 011103.
34. Stelmakh, N.; Vasilyev, M.; Toor, F.; Gmachi, C. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 013501.
35. Yariv, A. Quantum Electronics; Wiley: New York, 1989.
36. Haus, H.A. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2000, 6, 1173-1185.
37. Capasso, F.; Paiella, R.; Martini, R.; Colombelli, R.; Gmachl, C.; Myers, T.L.; Taubman, M.S.; Williams, R.M.; Bethea, C.G.; Unterrainer, K.; Hwang, H.Y.; Sivco, D.L.; Cho, A.Y.; Sergent, A.M.; Liu, H.C.; Whittaker, E.A. IEEE J. Quantum Electron. 2002, 38, 511-532.
38. Chen, G.; Bethea, C.G.; Martini, R.; Grant, P.D.; Dudek, R.; Liu, H.C. Appl. Phys. Lett. 2009, 95, 101104.
39. Jukam, N.; Dhillon, S.S.; Oustinov, D.; Madeo, J.; Manquest, C.; Barbieri, S.; Sirtori, C.; Khanna, S.P.; Linfield, E.H.; Davies, A.G.; Tignon, J. Nat. Photonics 2009, 3, 715-719.
40. Paiella, R.; Capasso, F.; Gmachl, C.; Sivco, D.L.; Baillargeon, J.N.; Hutchinson, A.L.; Cho, A.Y.; Liu, H.C. Science 2000, 290, 1741-1744.
41. Gkortsas, V.-M.; Wang, C.; Kuznetsova, L.; Diehl, L.; Gordon, A.; Jirauschek, C.; Belkin, M.A.; Belyanin, A.; Capasso, F.; Kärtner, F.X. Opt. Express 2010, 18, 13616-13630.
42. Kryukov, P.; Letokhov, V. Usp. Fiz. Nauk 1969, 99, 169-247
43. in Russian [Sov. Phys. Usp. 1970, 12, 641-672].
44. Allen, L.; Eberly, J.H. Optical Resonance and Two Level Atoms; Dover: New York, 1987.
45. Kozlov, V. Phys. Rev. A 1997, 56, 1607-1612.
46. Risken, H.; Nummedal, K. J. Appl. Phys. 1968, 39, 4662-4672.
47. Graham, P.; Haken, H. Z. Phys. 1968, 213, 420-450.
48. Grasiuk, A.Z.; Oraevsky, A.N. Transient Processes in a Beam Maser. In Proceedings of the VI International Congress on Microwave Tubes; Centrex Publishing: Scheveningen, Holland, 1962.
49. Hillman, L.W.; Krasiń ski, J.; Boyd, R.W.; Stroud, C.R. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 1605-1608.
50. Hogenboom, E.H.M.; Klische, W.; Weiss, C.O.; Godone, A. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2571-2574.
51. Pessina, E.M.; Bonfrate, G.; Fontana, F.; Lugiato, L.A. Phys. Rev. A 1997, 56, 4086-4093.
52. Voigt, T.; Lenz, M.; Mitschke, F.; Roldan, E.; De Valearcel, G.J. Appl. Phys. B 2004, 79, 175-183.
53. Fu, H.; Haken, H. J. Opt. Soc. Am. B 1988, 5, 899-908.
54. Roldá n, E.; de Valcá rcel, G.J.; Urchueguia, J.F.; Guerra, K.M. J. Opt. Soc. Am. B 2003, 20, 816-824.
55. Kocharovsky, V.; Kocharovsky, Vl. Radiophys. Quantum Electron. 2001, 44, 443-447.
56. Samson, A.; Kotomtseva, L.; Loiko, N. Oscillations in Lasers; Nauka I Tekhnika: Minsk, 1990 (in Russian).