Abstract

A crossed waveguide grating is presented that can extract the total guided-mode power emitted by a point-source dipole located in the structure. Results obtained with rigorous numerical simulations are compared with a simple graphic analysis to facilitate an understanding of the far-field radiation pattern of such a luminescent device.

© 1999 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).
    [CrossRef]
  2. F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
    [CrossRef]
  3. L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
    [CrossRef]
  4. S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
    [CrossRef]
  5. J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
    [CrossRef]
  6. J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
    [CrossRef]
  8. S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Opt. Commun. 122, 147 (1996).
    [CrossRef]
  9. S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. B 52, 11,441 (1995).
    [CrossRef]
  10. S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77, 2670 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. C. Amra and S. Maure, J. Opt. Soc. Am. A 14, 3102 (1997).
    [CrossRef]
  12. T. Tamir, in Integrated Optics, T. Tamir, ed. (Springer, New York, 1975), p. 83.
  13. W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  14. P. Vincent, in Electromagnetic Theory of Gratings, R. Petit, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1980), p. 101.
    [CrossRef]
  15. J. E. Sipe, J. Opt. Soc. Am. B 4, 481 (1987).
    [CrossRef]

1997 (2)

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

C. Amra and S. Maure, J. Opt. Soc. Am. A 14, 3102 (1997).
[CrossRef]

1996 (3)

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77, 2670 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Opt. Commun. 122, 147 (1996).
[CrossRef]

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

1995 (2)

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. B 52, 11,441 (1995).
[CrossRef]

1993 (1)

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

1992 (1)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

1991 (1)

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1987 (2)

J. E. Sipe, J. Opt. Soc. Am. B 4, 481 (1987).
[CrossRef]

F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef]

1946 (1)

E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).
[CrossRef]

Amra, C.

Barnes, W. L.

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Opt. Commun. 122, 147 (1996).
[CrossRef]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77, 2670 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. B 52, 11,441 (1995).
[CrossRef]

Barrier, D.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Begon, C.

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

Bi, W. G.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Brune, M.

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

Chu, D. Y.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Clerc, D.

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Collot, L.

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

Costard, E.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

DeMartini, F.

F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef]

Gérard, J. M.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Haroche, S.

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

Ho, S. T.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Innocenti, G.

F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef]

Jacobovitz, G. R.

F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef]

Jacquier, B.

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

Kitson, S. C.

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Opt. Commun. 122, 147 (1996).
[CrossRef]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77, 2670 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. B 52, 11,441 (1995).
[CrossRef]

Kuszelewicz, R.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Lefèvre-Seguin, V.

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

Levi, A. F. J.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Logan, R. A.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Lukosz, W.

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Manin, L.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Marzin, J. Y.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Mataloni, P.

F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef]

Maure, S.

McCall, S. L.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Moretti, P.

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

Nellen, Ph. M.

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Pearton, S. J.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Purcell, E. M.

E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).
[CrossRef]

Raimond, J. M.

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

Rigneault, H.

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

Riviera, T.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Robert, S.

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

Sambles, J. R.

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77, 2670 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Opt. Commun. 122, 147 (1996).
[CrossRef]

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. B 52, 11,441 (1995).
[CrossRef]

Sipe, J. E.

Slusher, R. E.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Stamm, Ch.

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Tamir, T.

T. Tamir, in Integrated Optics, T. Tamir, ed. (Springer, New York, 1975), p. 83.

Thierry-Mieg, V.

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Tiberio, R. C.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Tu, C. W.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Vincent, P.

P. Vincent, in Electromagnetic Theory of Gratings, R. Petit, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1980), p. 101.
[CrossRef]

Weiss, P.

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Wu, S. L.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Zhang, J. P.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (2)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

J. M. Gérard, D. Barrier, J. Y. Marzin, R. Kuszelewicz, L. Manin, E. Costard, V. Thierry-Mieg, and T. Riviera, Appl. Phys. Lett. 69, 449 (1996).
[CrossRef]

Biosens. Bioelectron. (1)

W. Lukosz, D. Clerc, Ph. M. Nellen, Ch. Stamm, and P. Weiss, Biosens. Bioelectron. 6, 227 (1991); K. G. Sullivan, O. King, C. Sigg, and D. G. Hall, Appl. Opt. 33, 2447 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Europhys. Lett. (1)

L. Collot, V. Lefèvre-Seguin, M. Brune, J. M. Raimond, and S. Haroche, Europhys. Lett. 23, 327 (1993).
[CrossRef]

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

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

Opt. Commun. (1)

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Opt. Commun. 122, 147 (1996).
[CrossRef]

Phys. Rev. (1)

E. M. Purcell, Phys. Rev. 69, 681 (1946).
[CrossRef]

Phys. Rev. A (1)

H. Rigneault, S. Robert, C. Begon, B. Jacquier, and P. Moretti, Phys. Rev. A 55, 1497 (1997); H. Benisty, H. De Neve, and C. Weisbuch, IEEE J. Quantum. Electron. 34, 1612, 1632 (1998).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. B 52, 11,441 (1995).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

S. C. Kitson, W. L. Barnes, and J. R. Sambles, Phys. Rev. Lett. 77, 2670 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

F. DeMartini, G. Innocenti, G. R. Jacobovitz, and P. Mataloni, Phys. Rev. Lett. 59, 2955 (1987).
[CrossRef]

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, S. T. Ho, W. G. Bi, C. W. Tu, and R. C. Tiberio, Phys. Rev. Lett. 75, 2678 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Other (2)

T. Tamir, in Integrated Optics, T. Tamir, ed. (Springer, New York, 1975), p. 83.

P. Vincent, in Electromagnetic Theory of Gratings, R. Petit, ed. (Springer-Verlag, Berlin, 1980), p. 101.
[CrossRef]

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 (3)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Planar slab and polar angle ϕ and (b) biperiodic WGS considered in the computation and source location.

Fig. 2
Fig. 2

Planar kp space for (a) a slab and (b) a corrugated surface along the x axis (darker circles) and along the x and y axes (darker and lighter circles). The solid circle denotes the guided mode.

Fig. 3
Fig. 3

Energy-density patterns from a biperiodic structure holding a point source. Computations are made for (a) air and (c) the substrate. The shapes of the arcs can be deduced from the guided modes TE0 (broad solid curves) and TM0 (thin solid curves) of the homogenous structure that intercept the free-space disks [(b) air and (d) substrate].

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

P ( x , y , z ) = P 0 δ ( x - x 0 ) δ ( y - y 0 ) δ ( z - z 0 ) = - + d k x - + d k y P 0 δ ( z - z 0 ) ( 2 π ) 2 × exp i [ k x ( x - x 0 ) + k y ( y - y 0 ) ] = 0 2 π / d x d k x 0 2 π / d y d k y P 0 δ ( z - z 0 ) ( 2 π ) 2 × n = - + m = - + exp i [ ( k x + m K x ) ( x - x 0 ) + ( k y + n K y ) ( y - y 0 ) ] .

Metrics