Abstract

Square microcavity laser with an output waveguide is proposed and analyzed by the finite-difference time-domain (FDTD) technique. For a square resonator with refractive index of 3.2, side length of 4 microns, and output waveguide of 0.4-micron width, we have got the quality factors (Q factors) of 6.7*10^(2) and 7.3*10^(3) for the fundamental and first-order transverse magnetic (TM) mode near the wavelength of 1.5 microns, respectively. The simulated intensity distribution for the first-order TM mode shows that the coupling efficiency in the waveguide reaches 53%. The numerical simulation shows that the first-order transverse modes have fairly high Q factor and high coupling efficiency to the output waveguide. Therefore the square resonator with an output waveguide is a promising candidate to realize single-mode directional emission microcavity lasers.

© 2007 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).
  2. A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).
  3. J. U. Nockel, A. D. Stone, G. Chen, H. L. Grossman, and R. K. Chang, Opt. Lett. 21, 1609 (1996).
  4. S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).
  5. C. Gmachl, F. Capasso, E. E. Narimanov, J. U. Nockel, A. D. Stone, J. Faise, D. L. Sivco, and A. Y. Cho, Science 280, 1556 (1998).
  6. J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 385, 45 (1997).
  7. G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).
  8. M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).
  9. T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).
  10. K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).
  11. S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).
  12. I. K. Hwang and Y. H. Lee, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 209 (2007).
  13. Y.-Z. Huang, W.-H. Guo, and Q.-M. Wang, Appl. Phys. Lett. 77, 3511 (2000).
  14. A. W. Poon, F. Courvoisier, and R. K. Chang, Opt. Lett. 26, 632 (2001).
  15. W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).
  16. Q. Lu, X. Chen, W. Guo, L. Yu, Y. Huang, J. Wang, and Y. Luo, Chin. Opt. Lett. 1, 472 (2003).
  17. Y. Z. Huang, Y. H. Hu, Q. Chen, S. J. Wang, Y. Du, and Z. C. Fan, IEEE Photon. Technol. Lett. (to be published).
  18. A. Taflove and S. C. Hargness, Computational Electrodynamics -- the Finite-Difference Time-Domain Method (Artech House, Boston, 2000) p.133, 285.
  19. W.-H. Guo, W.-J. Li, and Y.-Z. Huang, IEEE Microwave Wireless Components Lett. 11, 223 (2001).

2007 (1)

I. K. Hwang and Y. H. Lee, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 209 (2007).

2006 (1)

M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).

2004 (1)

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

2003 (6)

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).

K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).

Q. Lu, X. Chen, W. Guo, L. Yu, Y. Huang, J. Wang, and Y. Luo, Chin. Opt. Lett. 1, 472 (2003).

2002 (1)

K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).

2001 (2)

A. W. Poon, F. Courvoisier, and R. K. Chang, Opt. Lett. 26, 632 (2001).

W.-H. Guo, W.-J. Li, and Y.-Z. Huang, IEEE Microwave Wireless Components Lett. 11, 223 (2001).

2000 (1)

Y.-Z. Huang, W.-H. Guo, and Q.-M. Wang, Appl. Phys. Lett. 77, 3511 (2000).

1998 (1)

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

1997 (1)

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 385, 45 (1997).

1996 (1)

1993 (1)

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Armani, D. K.

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).

Capasso, F.

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

Chang, R. K.

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

A. W. Poon, F. Courvoisier, and R. K. Chang, Opt. Lett. 26, 632 (2001).

J. U. Nockel, A. D. Stone, G. Chen, H. L. Grossman, and R. K. Chang, Opt. Lett. 21, 1609 (1996).

Chen, G.

Chen, X.

Chern, G. D.

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

Cho, A. Y.

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

Choi, S. J.

S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).

S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).

Choi, S.-J.

K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).

K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).

Courvoisier, F.

Dapkus, P. D.

S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).

K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).

Djordjev, K.

S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).

K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).

Faise, J.

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

Glass, J. L.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Gmachl, C.

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

Grossman, H. L.

Guo, W.

Guo, W.-H.

W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).

W.-H. Guo, W.-J. Li, and Y.-Z. Huang, IEEE Microwave Wireless Components Lett. 11, 223 (2001).

Y.-Z. Huang, W.-H. Guo, and Q.-M. Wang, Appl. Phys. Lett. 77, 3511 (2000).

Hierle, R.

M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).

Huang, Y.

Huang, Y.-Z.

W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).

W.-H. Guo, W.-J. Li, and Y.-Z. Huang, IEEE Microwave Wireless Components Lett. 11, 223 (2001).

Y.-Z. Huang, W.-H. Guo, and Q.-M. Wang, Appl. Phys. Lett. 77, 3511 (2000).

Hwang, I. K.

I. K. Hwang and Y. H. Lee, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 209 (2007).

Johnson, N. M.

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

Kim, G.-H.

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

Kim, S.-H.

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

Kim, S.-K.

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

Kippenberg, T. J.

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).

Kneissl, M.

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

Lauret, J. S.

M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).

Lebental, M.

M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).

Lee, Y. H.

I. K. Hwang and Y. H. Lee, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 209 (2007).

Lee, Y.-H.

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

Levi, A. F. J.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Li, W.-J.

W.-H. Guo, W.-J. Li, and Y.-Z. Huang, IEEE Microwave Wireless Components Lett. 11, 223 (2001).

Logan, R. A.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Lu, Q.

Lu, Q.-Y.

W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).

Luo, Y.

McCall, S. L.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Narimanov, E. E.

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

Nockel, J. U.

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

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 385, 45 (1997).

J. U. Nockel, A. D. Stone, G. Chen, H. L. Grossman, and R. K. Chang, Opt. Lett. 21, 1609 (1996).

Park, H.-G.

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

Pearton, S. J.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Poon, A. W.

Shin, D.-J.

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

Sivco, D. L.

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

Slusher, R. E.

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

Spillane, S. M.

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).

Stone, A. D.

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

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

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 385, 45 (1997).

J. U. Nockel, A. D. Stone, G. Chen, H. L. Grossman, and R. K. Chang, Opt. Lett. 21, 1609 (1996).

Tureci, H. E.

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

Vahala, K. J.

K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).

Wang, J.

Wang, Q.-M.

Y.-Z. Huang, W.-H. Guo, and Q.-M. Wang, Appl. Phys. Lett. 77, 3511 (2000).

Yu, L.

Yu, L.-J.

W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).

Zyss, J.

M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).

Appl. Phys. Lett. (6)

A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. L. McCall, J. L. Glass, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 62, 561 (1993).

S.-K. Kim, S.-H. Kim, G.-H. Kim, H.-G. Park, D.-J. Shin, and Y.-H. Lee, Appl. Phys. Lett. 84, 861 (2004).

G. D. Chern, H. E. Tureci, A. D. Stone, R. K. Chang, M. Kneissl, and N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 83, 1710 (2003).

M. Lebental, J. S. Lauret, R. Hierle, and J. Zyss, Appl. Phys. Lett. 88, 031108 (2006).

T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, D. K. Armani, and K. J. Vahala, Appl. Phys. Lett. 83, 797 (2003).

Y.-Z. Huang, W.-H. Guo, and Q.-M. Wang, Appl. Phys. Lett. 77, 3511 (2000).

Chin. Opt. Lett. (1)

IEEE J. Quantum Electron. (1)

W.-H. Guo, Y.-Z. Huang, Q.-Y. Lu, and L.-J. Yu, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1563 (2003).

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

I. K. Hwang and Y. H. Lee, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 13, 209 (2007).

IEEE Microwave Wireless Components Lett. (1)

W.-H. Guo, W.-J. Li, and Y.-Z. Huang, IEEE Microwave Wireless Components Lett. 11, 223 (2001).

IEEE Photon. Technol. Lett. (2)

K. Djordjev, S.-J. Choi, S.-J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 14, 331 (2002).

S. J. Choi, K. Djordjev, S. J. Choi, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1330 (2003).

Nature (2)

K. J. Vahala, Nature 424, 839 (2003).

J. U. Nockel and A. D. Stone, Nature 385, 45 (1997).

Opt. Lett. (2)

Science (1)

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

Other (2)

Y. Z. Huang, Y. H. Hu, Q. Chen, S. J. Wang, Y. Du, and Z. C. Fan, IEEE Photon. Technol. Lett. (to be published).

A. Taflove and S. C. Hargness, Computational Electrodynamics -- the Finite-Difference Time-Domain Method (Artech House, Boston, 2000) p.133, 285.

Cited By

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