Abstract

We fabricate slightly deformed fused-silica microspheres in which whispering gallery modes possess remarkably directional escape emission from the microsphere boundary. With efficient free-space excitation and collection, the lateral spatial distribution of whispering gallery modes with different azimuthal mode numbers, m, is directly observed through modal coupling and directional emission. Excellent agreement with theory is obtained.

© 2008 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. B. Matsko and V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).
  2. K. J. Vahala, Optical Microcavities (World Scientific, Singapore, 2004).
  3. R. K. Chang and A. J. Campillo, Optical Processes in Microcavities (World Scientific, Singapore, 1996).
  4. J. R. Buck and H. J. Kimble, Phys. Rev. A 67, 033806 (2003).
  5. S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 71, 013817 (2005).
  6. T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).
  7. P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 89, 131108 (2006).
  8. T. A. Brun and H. Wang, Phys. Rev. A 61, 032307 (2000).
  9. W. Yao, R.-B. Liu, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 95, 030504 (2005).
  10. Y.-F. Xiao, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 73, 052324 (2006).
  11. Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).
  12. S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).
  13. J. C. Knight, N. Dubreuil, V. Sandoghdar, J. Hare, V. Lefèvre-Seguin, J. M. Raimond, and S. Haroche, Opt. Lett. 20, 1515 (1995).
  14. L. Yang and K. J. Vahala, Opt. Lett. 28, 080592 (2003).
  15. V. S. Ilchenko and M. L. Gorodetsky, Laser Phys. 2, 1004 (1992).
  16. T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Opt. Lett. 27, 1669 (2002).
  17. J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 358, 45 (1997).
  18. M. L. Gorodetsky, A. D. Pryamikov, and V. S. Ilchenko, J. Opt. Soc. Am. B 17, 1051 (2000).
  19. M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).
  20. C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
  21. M. S. Kurdoglyan, S.-Y. Lee, S. Rim, and C.-M. Kim, Opt. Lett. 29, 2758 (2004)
  22. M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).
  23. T. Ben-Messaoud and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 86, 241110 (2005).
  24. S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).
  25. Y.-S. Park, A. K. Cook, and H. Wang, Nano Lett. 6, 2075 (2006).
  26. V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko, Phys. Lett. A 137, 393 (1989).
  27. J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).
  28. W. Li and R. Wang, Chin. Opt. Lett. 2, 271 (2004).

2006 (6)

A. B. Matsko and V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 89, 131108 (2006).

Y.-F. Xiao, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 73, 052324 (2006).

Y.-S. Park, A. K. Cook, and H. Wang, Nano Lett. 6, 2075 (2006).

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

2005 (3)

T. Ben-Messaoud and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 86, 241110 (2005).

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 71, 013817 (2005).

W. Yao, R.-B. Liu, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 95, 030504 (2005).

2004 (4)

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

M. S. Kurdoglyan, S.-Y. Lee, S. Rim, and C.-M. Kim, Opt. Lett. 29, 2758 (2004)

M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).

W. Li and R. Wang, Chin. Opt. Lett. 2, 271 (2004).

2003 (3)

S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).

J. R. Buck and H. J. Kimble, Phys. Rev. A 67, 033806 (2003).

L. Yang and K. J. Vahala, Opt. Lett. 28, 080592 (2003).

2002 (1)

2001 (1)

S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).

2000 (3)

T. A. Brun and H. Wang, Phys. Rev. A 61, 032307 (2000).

M. L. Gorodetsky, A. D. Pryamikov, and V. S. Ilchenko, J. Opt. Soc. Am. B 17, 1051 (2000).

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).

1998 (1)

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

1997 (1)

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 358, 45 (1997).

1995 (1)

1992 (1)

V. S. Ilchenko and M. L. Gorodetsky, Laser Phys. 2, 1004 (1992).

1989 (1)

V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko, Phys. Lett. A 137, 393 (1989).

Anstie, J. D.

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Aoki, 6 T.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

Barclay, 7 P. E.

P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 89, 131108 (2006).

Ben-Messaoud, 23 T.

T. Ben-Messaoud and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 86, 241110 (2005).

Benson, O.

S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).

Bourgeois, P.-Y.

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Bowen, W. P.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

Braginsky, 26 V. B.

V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko, Phys. Lett. A 137, 393 (1989).

Brun, 8 T. A.

T. A. Brun and H. Wang, Phys. Rev. A 61, 032307 (2000).

Buck, 4 J. R.

J. R. Buck and H. J. Kimble, Phys. Rev. A 67, 033806 (2003).

Cai, 19 M.

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).

Capasso, F.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Cho, A. Y.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Cook, A. K.

Y.-S. Park, A. K. Cook, and H. Wang, Nano Lett. 6, 2075 (2006).

Cros, D.

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Dayan, B.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

Demmerer, S.

S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).

Dubreuil, N.

Faist, J.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Floch, 27 J.-M. Le

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Foster, D. H.

S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).

Gao, J.

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Gmachl, 20 C.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Gorodetsky, 18 M. L.

Gorodetsky, M. L.

V. S. Ilchenko and M. L. Gorodetsky, Laser Phys. 2, 1004 (1992).

V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko, Phys. Lett. A 137, 393 (1989).

Gotzinger, 12 S.

S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).

Guo, G.-C.

Y.-F. Xiao, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 73, 052324 (2006).

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Han, Z.-F.

Y.-F. Xiao, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 73, 052324 (2006).

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Hare, J.

Haroche, S.

Hartnett, J. G.

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Ilchenko, 15 V. S.

V. S. Ilchenko and M. L. Gorodetsky, Laser Phys. 2, 1004 (1992).

Ilchenko, V. S.

A. B. Matsko and V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).

M. L. Gorodetsky, A. D. Pryamikov, and V. S. Ilchenko, J. Opt. Soc. Am. B 17, 1051 (2000).

V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko, Phys. Lett. A 137, 393 (1989).

Johnson, N. M.

M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).

Kim, C.-M.

Kimble, H. J.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

J. R. Buck and H. J. Kimble, Phys. Rev. A 67, 033806 (2003).

Kippenberg, 16 T. J.

Kippenberg, T. J.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 71, 013817 (2005).

Kneissl, 22 M.

M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).

Knight, 13 J. C.

Kurdoglyan, 21 M. S.

Lacey, 24 S.

S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).

Lee, S.-Y.

Lefèvre-Seguin, V.

Li, 28 W.

Lin, X.-M.

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Liu, R.-B.

W. Yao, R.-B. Liu, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 95, 030504 (2005).

Matsko, 1 A. B.

A. B. Matsko and V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).

Miyashita, N.

M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).

Narimanov, E. E.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Nockel, 17 J. U.

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 358, 45 (1997).

Nockel, J. U.

S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Painter, O.

P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 89, 131108 (2006).

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).

Park, 25 Y.-S.

Y.-S. Park, A. K. Cook, and H. Wang, Nano Lett. 6, 2075 (2006).

Parkins, A. S.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

Pryamikov, A. D.

Raimond, J. M.

Rim, S.

Sandoghdar, V.

S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).

J. C. Knight, N. Dubreuil, V. Sandoghdar, J. Hare, V. Lefèvre-Seguin, J. M. Raimond, and S. Haroche, Opt. Lett. 20, 1515 (1995).

Sham, L. J.

W. Yao, R.-B. Liu, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 95, 030504 (2005).

Sivco, D. L.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Spillane, 5 S. M.

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 71, 013817 (2005).

Spillane, S. M.

Srinivasan, K.

P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 89, 131108 (2006).

Stone, A. D.

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 358, 45 (1997).

Teepe, M.

M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).

Tobar, M. E.

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Vahala, K. J.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 71, 013817 (2005).

L. Yang and K. J. Vahala, Opt. Lett. 28, 080592 (2003).

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Opt. Lett. 27, 1669 (2002).

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).

Wang, H.

Y.-S. Park, A. K. Cook, and H. Wang, Nano Lett. 6, 2075 (2006).

S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).

T. A. Brun and H. Wang, Phys. Rev. A 61, 032307 (2000).

Wang, R.

Wilcut, E.

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

Xiao, 10 Y.-F.

Y.-F. Xiao, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 73, 052324 (2006).

Xiao, 11 Y.-F.

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Yang, 14 L.

L. Yang and K. J. Vahala, Opt. Lett. 28, 080592 (2003).

Yang, Y.

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Yao, 9 W.

W. Yao, R.-B. Liu, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 95, 030504 (2005).

Zyss, J.

T. Ben-Messaoud and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 86, 241110 (2005).

Appl. Phys. Lett. (3)

P. E. Barclay, K. Srinivasan, and O. Painter, Appl. Phys. Lett. 89, 131108 (2006).

M. Kneissl, M. Teepe, N. Miyashita, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 84, 2485 (2004).

T. Ben-Messaoud and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 86, 241110 (2005).

Chin. Opt. Lett. (1)

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

A. B. Matsko and V. S. Ilchenko, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 12, 3 (2006).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Journal of Microscopy (1)

S. Gotzinger, S. Demmerer, O. Benson, and V. Sandoghdar, Journal of Microscopy 202, 117 (2001).

Laser Phys. (1)

V. S. Ilchenko and M. L. Gorodetsky, Laser Phys. 2, 1004 (1992).

Nano Lett. (1)

Y.-S. Park, A. K. Cook, and H. Wang, Nano Lett. 6, 2075 (2006).

Nature (2)

T. Aoki, B. Dayan, E. Wilcut, W. P. Bowen, A. S. Parkins, K. J. Vahala, T. J. Kippenberg, and H. J. Kimble, Nature 443, 671 (2006).

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 358, 45 (1997).

Opt. Lett. (4)

Phys. Lett A (1)

J.-M. Le Floch, J. D. Anstie, M. E. Tobar, J. G. Hartnett, P.-Y. Bourgeois, and D. Cros, Phys. Lett A 359, 1 (2006).

Phys. Lett. A (1)

V. B. Braginsky, M. L. Gorodetsky, and V. S. Ilchenko, Phys. Lett. A 137, 393 (1989).

Phys. Rev. A (5)

J. R. Buck and H. J. Kimble, Phys. Rev. A 67, 033806 (2003).

S. M. Spillane, T. J. Kippenberg, and K. J. Vahala, Phys. Rev. A 71, 013817 (2005).

T. A. Brun and H. Wang, Phys. Rev. A 61, 032307 (2000).

Y.-F. Xiao, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 73, 052324 (2006).

Y.-F. Xiao, X.-M. Lin, J. Gao, Y. Yang, Z.-F. Han, and G.-C. Guo, Phys. Rev. A 70, 042314 (2004).

Phys. Rev. Lett. (3)

W. Yao, R.-B. Liu, and L. J. Sham, Phys. Rev. Lett. 95, 030504 (2005).

M. Cai, O. Painter, and K. J. Vahala, Phys. Rev. Lett. 85, 74 (2000).

S. Lacey, H. Wang, D. H. Foster, and J. U. Nockel, Phys. Rev. Lett. 91, 033902 (2003).

Science (1)

C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faist, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).

Other (2)

K. J. Vahala, Optical Microcavities (World Scientific, Singapore, 2004).

R. K. Chang and A. J. Campillo, Optical Processes in Microcavities (World Scientific, Singapore, 1996).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.