Abstract

An eightfold photonic quasi-crystal (PQC) sample is fabricated holographically using two-beam interference with multi-exposure based on polymer-dispersed liquid crystals. The transmission spectra from the finite-difference time-domain (FDTD) simulation prove the photonic stop band of the rotational symmetry structure of the sample. The resonant mode of the circular microcavity formed in the PQC is calculated. Amplified spontaneous emission and multimode lasing action are demonstrated from the pumped laser-dye-doped PQC microcavity using a Q-switched neodymium-doped yttrium aluminum garnet (Nd:YAG) pulse laser.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
    [CrossRef]
  2. T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
    [CrossRef]
  3. L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
    [CrossRef]
  4. D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
    [CrossRef]
  5. K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
    [CrossRef]
  6. P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
    [CrossRef]
  7. H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
    [CrossRef]
  8. H.-Y. Ryu and M. Notomi, Opt. Express 12, 1708 (2004).
    [CrossRef]
  9. H. Benisty and C. Weisbuch, IEEE J. Lightwave Technol. 11, 2063 (1999).
    [CrossRef]
  10. S. P. Gorkhali, J. Qi, and G. P. Crawford, J. Opt. Soc. Am. B 23, 149 (2006).
    [CrossRef]
  11. M. S. Li, S. T. Wu, and A. Y.-G. Fuh, Opt. Express 18, 26300 (2010).
    [CrossRef]
  12. A. Y.-G. Fuh, M. S. Li, and S. Trong Wu, Opt. Express 19, 13428 (2011).
    [CrossRef]
  13. N. Wang, H. Chen, and K. H. Kuo, Phys. Rev. Lett. 59, 1010 (1987).
    [CrossRef]
  14. W. Li, H. Park, and M. Widom, J. Stat. Phys. 66, 1 (1992).
    [CrossRef]
  15. B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley, 1991).
  16. S. T. Wu, M. S. Li, and A. Y.-G. Fuh, Appl. Phys. Lett. 91, 251117 (2007).
    [CrossRef]
  17. S. T. Wu and A. Y.-G. Fuh, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 977 (2005).
    [CrossRef]

2011 (1)

2010 (1)

2007 (2)

S. T. Wu, M. S. Li, and A. Y.-G. Fuh, Appl. Phys. Lett. 91, 251117 (2007).
[CrossRef]

T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
[CrossRef]

2006 (2)

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

S. P. Gorkhali, J. Qi, and G. P. Crawford, J. Opt. Soc. Am. B 23, 149 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

S. T. Wu and A. Y.-G. Fuh, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 977 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

2003 (3)

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
[CrossRef]

2000 (1)

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

1999 (1)

H. Benisty and C. Weisbuch, IEEE J. Lightwave Technol. 11, 2063 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

1992 (1)

W. Li, H. Park, and M. Widom, J. Stat. Phys. 66, 1 (1992).
[CrossRef]

1987 (1)

N. Wang, H. Chen, and K. H. Kuo, Phys. Rev. Lett. 59, 1010 (1987).
[CrossRef]

Agrawal, A.

T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
[CrossRef]

Baba, T.

K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
[CrossRef]

Baumberg, J. J.

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

Benisty, H.

H. Benisty and C. Weisbuch, IEEE J. Lightwave Technol. 11, 2063 (1999).
[CrossRef]

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Charlton, M. D. B.

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

Chen, H.

N. Wang, H. Chen, and K. H. Kuo, Phys. Rev. Lett. 59, 1010 (1987).
[CrossRef]

Colocci, M.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Crawford, G. P.

Dal Negro, L.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Fuh, A. Y.-G.

A. Y.-G. Fuh, M. S. Li, and S. Trong Wu, Opt. Express 19, 13428 (2011).
[CrossRef]

M. S. Li, S. T. Wu, and A. Y.-G. Fuh, Opt. Express 18, 26300 (2010).
[CrossRef]

S. T. Wu, M. S. Li, and A. Y.-G. Fuh, Appl. Phys. Lett. 91, 251117 (2007).
[CrossRef]

S. T. Wu and A. Y.-G. Fuh, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 977 (2005).
[CrossRef]

Gaburro, Z.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Gorkhali, S. P.

Houdré, R.

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Johnson, P.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Kim, G.-H.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Kim, S.-B.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Kim, S.-H.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Kim, S.-K.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Krauss, T. F.

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Kuo, H. C.

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

Kuo, K. H.

N. Wang, H. Chen, and K. H. Kuo, Phys. Rev. Lett. 59, 1010 (1987).
[CrossRef]

Kwon, S.-H.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Labilloy, D.

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Lagendijk, A.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Lee, P. T.

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

Lee, Y.-H.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Li, M. S.

Li, W.

W. Li, H. Park, and M. Widom, J. Stat. Phys. 66, 1 (1992).
[CrossRef]

Lu, T. C.

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

Lu, T. W.

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

Matsui, T.

T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
[CrossRef]

Nahata, A.

T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
[CrossRef]

Nakagawa, A.

K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
[CrossRef]

Netti, M. C.

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

Notomi, M.

Nozaki, K.

K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
[CrossRef]

Oesterle, U.

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Oton, C. J.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Park, H.

W. Li, H. Park, and M. Widom, J. Stat. Phys. 66, 1 (1992).
[CrossRef]

Park, H.-G.

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Parker, G. J.

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

Pavesi, L.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Qi, J.

Righini, R.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Ryu, H.-Y.

H.-Y. Ryu and M. Notomi, Opt. Express 12, 1708 (2004).
[CrossRef]

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

Saleh, B. E. A.

B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley, 1991).

Sano, D.

K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
[CrossRef]

Smith, C. J. M.

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Teich, M. C.

B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley, 1991).

Trong Wu, S.

Tsai, F. M.

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

Vardeny, Z. V.

T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
[CrossRef]

Wang, N.

N. Wang, H. Chen, and K. H. Kuo, Phys. Rev. Lett. 59, 1010 (1987).
[CrossRef]

Weisbuch, C.

H. Benisty and C. Weisbuch, IEEE J. Lightwave Technol. 11, 2063 (1999).
[CrossRef]

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

Widom, M.

W. Li, H. Park, and M. Widom, J. Stat. Phys. 66, 1 (1992).
[CrossRef]

Wiersma, D. S.

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

Wu, S. T.

M. S. Li, S. T. Wu, and A. Y.-G. Fuh, Opt. Express 18, 26300 (2010).
[CrossRef]

S. T. Wu, M. S. Li, and A. Y.-G. Fuh, Appl. Phys. Lett. 91, 251117 (2007).
[CrossRef]

S. T. Wu and A. Y.-G. Fuh, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 977 (2005).
[CrossRef]

Zoorob, M. E.

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (3)

D. Labilloy, H. Benisty, C. Weisbuch, T. F. Krauss, C. J. M. Smith, R. Houdré, and U. Oesterle, Appl. Phys. Lett. 73, 1314 (1998).
[CrossRef]

P. T. Lee, T. W. Lu, F. M. Tsai, T. C. Lu, and H. C. Kuo, Appl. Phys. Lett. 88, 201104 (2006).
[CrossRef]

S. T. Wu, M. S. Li, and A. Y.-G. Fuh, Appl. Phys. Lett. 91, 251117 (2007).
[CrossRef]

IEEE J. Lightwave Technol. (1)

H. Benisty and C. Weisbuch, IEEE J. Lightwave Technol. 11, 2063 (1999).
[CrossRef]

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

K. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 1355 (2003).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

H.-G. Park, S.-K. Kim, S.-H. Kwon, G.-H. Kim, S.-H. Kim, H.-Y. Ryu, S.-B. Kim, and Y.-H. Lee, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1327 (2003).
[CrossRef]

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

J. Stat. Phys. (1)

W. Li, H. Park, and M. Widom, J. Stat. Phys. 66, 1 (1992).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

S. T. Wu and A. Y.-G. Fuh, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 977 (2005).
[CrossRef]

Nature (2)

M. E. Zoorob, M. D. B. Charlton, G. J. Parker, J. J. Baumberg, and M. C. Netti, Nature 404, 740 (2000).
[CrossRef]

T. Matsui, A. Agrawal, A. Nahata, and Z. V. Vardeny, Nature 446, 517 (2007).
[CrossRef]

Opt. Express (3)

Phys. Rev. Lett. (2)

L. Dal Negro, C. J. Oton, Z. Gaburro, L. Pavesi, P. Johnson, A. Lagendijk, R. Righini, M. Colocci, and D. S. Wiersma, Phys. Rev. Lett. 90, 055501 (2003).
[CrossRef]

N. Wang, H. Chen, and K. H. Kuo, Phys. Rev. Lett. 59, 1010 (1987).
[CrossRef]

Other (1)

B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Fundamentals of Photonics (Wiley, 1991).

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.


Figures (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

Top view of the simulated intensity profile of the interference region constructed using eight exposures and the analysis of profile by tiling rules.

Fig. 2.
Fig. 2.

Calculated transmission spectra of the PQC HPDLC sample from the FDTD simulation. The inset shows the diffraction image from the sample.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Calculated resonant modes at 526 nm; (b)–(d) the magnified resonance modes at 521, 526, and 536 nm, respectively.

Fig. 4.
Fig. 4.

Lasing spectra of the PQC HPDLC. The inset shows the ASE and total multimode lasing profile.

Metrics