Coherent interaction of two light waves on a film of subwavelength thickness provides remarkable opportunities for controlling intensity and polarization of light beams as well as all-optical image processing. Here, we show that such interactions can be used for optical dark pulse generation and basic all-optical signal processing in fully fiberized coherent information networks with 1 THz bandwidth. With an encapsulated plasmonic metamaterial absorber operating in the telecommunications C-band, we demonstrate switching and dark pulse generation with 1 ps laser pulses.

1.
P.
Singh
,
D. K.
Tripathi
,
S.
Jaiswal
, and
H. K.
Dixit
,
Adv. Opt. Technol.
2014
,
275083
.
2.
R. W.
Boyd
,
Nonlinear Optics
, 3rd ed. (
Academic Press
,
2008
), p.
211
.
3.
D.
Cotter
,
R. J.
Manning
,
K. J.
Blow
,
A. D.
Ellis
,
A. E.
Kelly
,
D.
Nesset
,
I. D.
Phillips
,
A. J.
Poustie
, and
D. C.
Rogers
,
Science
286
,
1523
(
1999
).
4.
V. R.
Almeida
,
C. A.
Barrios
,
R. R.
Panepucci
, and
M.
Lipson
,
Nature
431
,
1081
(
2004
).
5.
Q.
Xu
and
M.
Lipson
,
Opt. Express
15
,
924
(
2007
).
6.
K.
Nozaki
,
T.
Tanabe
,
A.
Shinya
,
S.
Matsuo
,
T.
Sato
,
H.
Taniyama
, and
M.
Notomi
,
Nat. Photonics
4
,
477
(
2010
).
7.
A. E.
Willner
,
S.
Khaleghi
,
M. R.
Chitgarha
, and
O. F.
Yilmaz
,
J. Lightwave Technol.
32
,
660
(
2014
).
8.
C.
Lacava
,
M. A.
Ettabib
, and
P.
Petropoulos
,
Appl. Sci.
7
,
103
(
2017
).
9.
X.
Fang
,
K. F.
MacDonald
, and
N. I.
Zheludev
,
Light: Sci. Appl.
4
,
e292
(
2015
).
10.
D.
Kro¨kel
,
N. J.
Halas
,
G.
Giuliani
, and
D.
Grischkowsky
,
Phys. Rev. Lett.
60
,
29
(
1988
).
11.
D.
Meshulach
and
Y.
Silberberg
,
Nature
396
,
239
(
1998
).
12.
J.
Zimmermann
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
18
(
2001
).
13.
H.
Zhang
,
D. Y.
Tang
,
L. M.
Zhao
, and
X.
Wu
,
Phys. Rev. A
80
,
045803
(
2009
).
14.
M.
Feng
,
K. L.
Silverman
,
R. P.
Mirin
, and
S. T.
Cundiff
,
Opt. Express
18
,
13385
(
2010
).
15.
X.
Li
,
S.
Zhang
,
Y.
Meng
, and
Y.
Hao
,
Opt. Express
21
,
8409
(
2013
).
16.
H. H.
Liu
and
K. K.
Chow
,
Opt. Express
22
,
29708
(
2014
).
17.
W.
Liu
,
L.
Pang
,
H.
Han
,
W.
Tian
,
H.
Chen
,
M.
Lei
,
P.
Yan
, and
Z.
Wei
,
Opt. Express
23
,
26023
(
2015
).
18.
X.
Xue
,
Y.
Xuan
,
Y.
Liu
,
P.-H.
Wang
,
S.
Chen
,
J.
Wang
,
D. E.
Leaird
,
M.
Qi
, and
A. M.
Weiner
,
Nat. Photonics
9
,
594
(
2015
).
19.
J.
Liu
,
X.
Li
,
S.
Zhang
,
H.
Zhang
,
P.
Yan
,
M.
Han
,
Z.
Pang
, and
Z.
Yang
,
Sci. Rep.
6
,
29128
(
2016
).
20.
A.
Hasegawa
and
F.
Tappert
,
Appl. Phys. Lett.
23
,
171
(
1973
).
21.
A. M.
Weiner
,
J. P.
Heritage
,
R. J.
Hawkins
,
R. N.
Thurston
,
E. M.
Kirschner
,
D. E.
Leaird
, and
W. J.
Tomlinson
,
Phys. Rev. Lett.
61
,
2445
(
1988
).
22.
A. M.
Weiner
,
R. N.
Thurston
,
W. J.
Tomlinson
,
J. P.
Heritage
,
D. E.
Leaird
,
E. M.
Kirschner
, and
R. J.
Hawkins
,
Opt. Lett.
14
,
868
(
1989
).
23.
W.
Zhao
and
E.
Bourkoff
,
Opt. Lett.
14
,
703
(
1989
).
24.
V.
Nalla
,
J.
Valente
,
H.
Sun
, and
N. I.
Zheludev
,
Opt. Express
25
,
22620
(
2017
).
25.
E.
Plum
,
K. F.
MacDonald
,
X.
Fang
,
D.
Faccio
, and
N. I.
Zheludev
,
ACS Photonics
4
,
3000
(
2017
).
26.
T.
Roger
,
S.
Vezzoli
,
E.
Bolduc
,
J.
Valente
,
J. J. F.
Heitz
,
J.
Jeffers
,
C.
Soci
,
J.
Leach
,
C.
Couteau
,
N. I.
Zheludev
, and
D.
Faccio
,
Nat. Commun.
6
,
7031
(
2015
).
27.
A.
Xomalis
,
I.
Demirtzioglou
,
E.
Plum
,
Y.
Jung
,
V.
Nalla
,
C.
Lacava
,
K. F.
MacDonald
,
P.
Petropoulos
,
D. J.
Richardson
, and
N. I.
Zheludev
,
Nat. Commun.
9
,
182
(
2018
).
28.
S.
Thongrattanasiri
,
F. H. L.
Koppens
, and
F. J.
García de Abajo
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
047401
(
2012
).
29.
Y. S.
Kivshar
and
B.
Luther-
Davies,
Phys. Rep.
298
,
81
(
1998
).
30.
R. W.
Schoenlein
,
S.
Chattopadhyay
,
H. H. W.
Chong
,
T. E.
Glover
,
P. A.
Heimann
,
C. V.
Shank
,
A. A.
Zholents
, and
M. S.
Zolotorev
,
Science
287
,
2237
(
2000
).
You do not currently have access to this content.