Abstract

The response of individual defect nanoclusters located in the bulk of a dielectric material following exposure to 355-nm, 3-ns high-power laser irradiation is investigated by use of microscopic fluorescence imaging. Experiments were carried out on KH2PO4 crystals. We provide direct imaging of the reaction to an external stimulus of individual defect clusters and demonstrate a novel method of studying the dynamic behavior of bulk defects.

© 2001 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
    [Crossref]
  2. S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
    [Crossref]
  3. N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
    [Crossref]
  4. K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
    [Crossref]
  5. W. E. Hughes and W. G. Moulton, J. Chem. Phys. 39, 1359 (1963).
  6. J. A. McMillan and J. M. Clemens, J. Chem. Phys. 68, 3627 (1978).
  7. J. W. Wells, E. Budzinski, and H. C. Box, J. Chem. Phys. 85, 6340 (1986).
  8. S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
    [Crossref]
  9. J. E. Davis, R. S. Hughes, and H. W. H. Lee, Chem. Phys. Lett. 207, 540 (1993).
  10. C. D. Marshall, S. A. Payne, M. A. Henesian, J. A. Speth, and H. T. Powell, J. Opt. Soc. Am. B 11, 774 (1994).
    [Crossref]
  11. S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
    [Crossref]
  12. N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
    [Crossref]
  13. S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
    [Crossref]
  14. N. Bloembergen, IEEE J. Quantum Electron. 10, 375 (1974).
    [Crossref]
  15. X. A. Shen, S. C. Jones, and P. Braunlich, Phys. Rev. Lett. 62, 2711 (1989).
    [Crossref] [PubMed]
  16. J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
    [Crossref]

2001 (1)

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

1999 (2)

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
[Crossref]

1998 (2)

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

1997 (3)

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

1994 (1)

1993 (1)

J. E. Davis, R. S. Hughes, and H. W. H. Lee, Chem. Phys. Lett. 207, 540 (1993).

1989 (1)

X. A. Shen, S. C. Jones, and P. Braunlich, Phys. Rev. Lett. 62, 2711 (1989).
[Crossref] [PubMed]

1986 (1)

J. W. Wells, E. Budzinski, and H. C. Box, J. Chem. Phys. 85, 6340 (1986).

1982 (1)

J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
[Crossref]

1978 (1)

J. A. McMillan and J. M. Clemens, J. Chem. Phys. 68, 3627 (1978).

1974 (1)

N. Bloembergen, IEEE J. Quantum Electron. 10, 375 (1974).
[Crossref]

1963 (1)

W. E. Hughes and W. G. Moulton, J. Chem. Phys. 39, 1359 (1963).

Atherton, L. J.

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Bloembergen, N.

N. Bloembergen, IEEE J. Quantum Electron. 10, 375 (1974).
[Crossref]

Box, H. C.

J. W. Wells, E. Budzinski, and H. C. Box, J. Chem. Phys. 85, 6340 (1986).

Braunlich, P.

X. A. Shen, S. C. Jones, and P. Braunlich, Phys. Rev. Lett. 62, 2711 (1989).
[Crossref] [PubMed]

Budzinski, E.

J. W. Wells, E. Budzinski, and H. C. Box, J. Chem. Phys. 85, 6340 (1986).

Clemens, J. M.

J. A. McMillan and J. M. Clemens, J. Chem. Phys. 68, 3627 (1978).

Davis, J. E.

J. E. Davis, R. S. Hughes, and H. W. H. Lee, Chem. Phys. Lett. 207, 540 (1993).

De Yoreo, J. J.

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
[Crossref]

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Dehaven, M. R.

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Demos, S. G.

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

Drabenstedt, A.

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

Fleury, L.

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

Fujioka, K.

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

Fujita, H.

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

Garces, N. Y.

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

Gruber, A.

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

Halliburton, L. E.

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

Henesian, M. A.

Hughes, R. S.

J. E. Davis, R. S. Hughes, and H. W. H. Lee, Chem. Phys. Lett. 207, 540 (1993).

Hughes, W. E.

W. E. Hughes and W. G. Moulton, J. Chem. Phys. 39, 1359 (1963).

Jones, S. C.

X. A. Shen, S. C. Jones, and P. Braunlich, Phys. Rev. Lett. 62, 2711 (1989).
[Crossref] [PubMed]

Kanabe, T.

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

Lee, H. W. H.

J. E. Davis, R. S. Hughes, and H. W. H. Lee, Chem. Phys. Lett. 207, 540 (1993).

Marshall, C. D.

Matsuo, S.

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

McMillan, J. A.

J. A. McMillan and J. M. Clemens, J. Chem. Phys. 68, 3627 (1978).

Milam, D.

J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
[Crossref]

Montgomery, K. E.

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Moulton, W. G.

W. E. Hughes and W. G. Moulton, J. Chem. Phys. 39, 1359 (1963).

Nakatsuka, M.

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

Payne, S. A.

Powell, H. T.

Radousky, H. B.

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

Rainer, F.

J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
[Crossref]

Richardson, M.

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Setzler, S. D.

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

Shen, X. A.

X. A. Shen, S. C. Jones, and P. Braunlich, Phys. Rev. Lett. 62, 2711 (1989).
[Crossref] [PubMed]

Speth, J. A.

Staggs, M.

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

Stevens, K. T.

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

Stokowski, S.

J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
[Crossref]

Swain, J.

J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
[Crossref]

Tietz, C.

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

Vital, R. L.

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Von Borczyskowski, C.

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

Wells, J. W.

J. W. Wells, E. Budzinski, and H. C. Box, J. Chem. Phys. 85, 6340 (1986).

Wrachtrup, J.

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[Crossref]

Yan, M.

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, Opt. Lett. 24, 268 (1999).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

Zaitseva, N. P.

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

Appl. Phys. Lett. (2)

S. G. Demos, M. Yan, M. Staggs, J. J. De Yoreo, and H. B. Radousky, Appl. Phys. Lett. 72, 2367 (1998).
[Crossref]

J. Swain, S. Stokowski, D. Milam, and F. Rainer, Appl. Phys. Lett. 40, 350 (1982).
[Crossref]

Chem. Phys. Lett. (1)

J. E. Davis, R. S. Hughes, and H. W. H. Lee, Chem. Phys. Lett. 207, 540 (1993).

IEEE J. Quantum Electron. (1)

N. Bloembergen, IEEE J. Quantum Electron. 10, 375 (1974).
[Crossref]

J. Appl. Phys. (2)

N. Y. Garces, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, S. G. Demos, H. B. Radousky, and N. P. Zaitseva, J. Appl. Phys. 89, 47–52 (2001).
[Crossref]

S. G. Demos, M. Staggs, M. Yan, H. B. Radousky, and J. J. De Yoreo, J. Appl. Phys. 85, 3988 (1999).
[Crossref]

J. Chem. Phys. (3)

W. E. Hughes and W. G. Moulton, J. Chem. Phys. 39, 1359 (1963).

J. A. McMillan and J. M. Clemens, J. Chem. Phys. 68, 3627 (1978).

J. W. Wells, E. Budzinski, and H. C. Box, J. Chem. Phys. 85, 6340 (1986).

J. Cryst. Growth (2)

N. P. Zaitseva, J. J. De Yoreo, M. R. Dehaven, R. L. Vital, K. E. Montgomery, M. Richardson, and L. J. Atherton, J. Cryst. Growth 180, 255 (1997).
[Crossref]

K. Fujioka, S. Matsuo, T. Kanabe, H. Fujita, and M. Nakatsuka, J. Cryst. Growth 181, 265 (1997).
[Crossref]

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

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. B (1)

S. D. Setzler, K. T. Stevens, L. E. Halliburton, M. Yan, N. P. Zaitseva, and J. J. De Yoreo, Phys. Rev. B 57, 2643 (1998).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (1)

X. A. Shen, S. C. Jones, and P. Braunlich, Phys. Rev. Lett. 62, 2711 (1989).
[Crossref] [PubMed]

Science (1)

A. Gruber, A. Drabenstedt, C. Tietz, L. Fleury, J. Wrachtrup, and C. Von Borczyskowski, Science 276, 5321 (1997).
[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

Microscopic fluorescence images of a 160 μm×100 μm×25 μm section of a KDP crystal (top) before exposure to high-power UV irradiation and (bottom) following irradiation with 1700 pulses at 3  ns, 355  nm, and 5 J/cm2.

Fig. 2
Fig. 2

Change of the number of emission clusters (open circles) and the intensity of the background emission (filled circles) as a function of the number of 3-ns, 355-nm, 5J/cm2 laser pulses.

Fig. 3
Fig. 3

Characteristic example of the response of individual defect clusters to high-power 355-nm, 3-ns, laser irradiation: a, fluorescence images of a 280 μm×280 μm×25 μm section in the bulk of KDP before exposure to 355-nm pulses; b, difference and c, cross-correlation images of the same section following irradiation with one 3-ns, 355-nm, 5J/cm2 pulse.

Metrics