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Mid-infrared nonlinear optical response of Si-Ge waveguides with ultra-short optical pulses

Authors :
Milan Sinobad
Christelle Monat
Pierre Labeye
M. Brun
Sergio Ortiz
Luca Carletti
David J. Moss
Steven J. Madden
Barry Luther-Davies
Christian Grillet
David Allioux
J.M. Hartmann
Sergio Nicoletti
Pan Ma
Regis Orobtchouk
Yi Yu
INL - Nanophotonique (INL - Photonique)
Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon
Shanghai Astronomical Observatory [Shanghai] (SHAO)
Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS)
Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information (CEA-LETI)
Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Laser Physics Centre Research School of Physical Sciences and Engineering (LPC)
Australian National University (ANU)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-École supérieure de Chimie Physique Electronique de Lyon (CPE)
Source :
HAL, Opt. Express, Opt. Express, 2015, 23, pp.32202-32214, Opt. Express, 2015, 23 (25), pp.32202-32214. ⟨10.1364/OE.23.032202⟩

Abstract

International audience; We characterize the nonlinear optical response of low loss Si0.6Ge0.4 / Si waveguides in the mid-infrared between 3.3 mu m and 4 mu m using femtosecond optical pulses. We estimate the three and four-photon absorption coefficients as well as the Kerr nonlinear refractive index from the experimental measurements. The effect of multiphoton absorption on the optical nonlinear Kerr response is evaluated and the nonlinear figure of merit estimated providing some guidelines for designing nonlinear optical devices in the mid-IR. Finally, we compare the impact of free-carrier absorption at mid-infrared wavelengths versus near-infrared wavelengths for these ultra-short pulses. (C) 2015 Optical Society of America

Details

Database :
OpenAIRE
Journal :
HAL, Opt. Express, Opt. Express, 2015, 23, pp.32202-32214, Opt. Express, 2015, 23 (25), pp.32202-32214. ⟨10.1364/OE.23.032202⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....cc532bc67518a420678bac0c4a05705d