Abstract

We used voxels of an intensely modified refractive index generated by multiphoton absorption at the focus of femtosecond laser pulses in Ge-doped silica as photonic atoms to build photonic lattices. The voxels were spatially organized in the same way as atoms arrayed in actual crystals, and a Bragg-like diffraction from the photonic atoms was evidenced by a photonic bandgap (PBG) effect. Postfabrication annealing was found to be essential for reducing random scattering and therefore enhancing PBG. This technique has an intrinsic capability of individually addressing single atoms. Therefore the introduction of defect structures was much facilitated, making the technique quite appealing for photonic research and applications.

© 2001 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. Maruo, O. Nakamura, and S. Kawata, Opt. Lett. 22, 132 (1997).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 74, 786 (1999).
    [CrossRef]
  3. J. H. Strickler and W. W. Webb, Opt. Lett. 16, 1780 (1991).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. E. N. Glezer and E. Mazur, Opt. Lett. 21, 2023 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
    [CrossRef]
  6. M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
    [CrossRef]
  7. D. Day, M. Gu, and A. Smallridge, Opt. Lett. 24, 948 (1999).
    [CrossRef]
  8. H. Ueki, Y. Kawata, and S. Kawata, Appl. Opt. 35, 2456 (1996).
    [CrossRef]
  9. H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).
  10. M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
    [CrossRef]
  11. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
    [CrossRef]
  13. H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
    [CrossRef]
  14. P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
    [CrossRef]
  15. J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
    [CrossRef]
  16. K. Busch and S. John, Phys. Rev. Lett. 83, 967 (1999).
    [CrossRef]
  17. A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]

2000 (3)

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

1999 (5)

H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 74, 786 (1999).
[CrossRef]

D. Day, M. Gu, and A. Smallridge, Opt. Lett. 24, 948 (1999).
[CrossRef]

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
[CrossRef]

K. Busch and S. John, Phys. Rev. Lett. 83, 967 (1999).
[CrossRef]

1997 (4)

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

S. Maruo, O. Nakamura, and S. Kawata, Opt. Lett. 22, 132 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
[CrossRef]

1996 (2)

E. N. Glezer and E. Mazur, Opt. Lett. 21, 2023 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

H. Ueki, Y. Kawata, and S. Kawata, Appl. Opt. 35, 2456 (1996).
[CrossRef]

1995 (1)

P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
[CrossRef]

1991 (1)

1987 (1)

E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Bell, P. M.

P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
[CrossRef]

Blanco, A.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Busch, K.

K. Busch and S. John, Phys. Rev. Lett. 83, 967 (1999).
[CrossRef]

Chomski, E.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Day, D.

Fan, S.

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

Glezer, E. N.

E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
[CrossRef]

E. N. Glezer and E. Mazur, Opt. Lett. 21, 2023 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Grabtchak, S.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Gu, M.

Hirao, K.

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

Ibisate, M.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Inouye, H.

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

Joannopoulos, J. D.

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

John, S.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

K. Busch and S. John, Phys. Rev. Lett. 83, 967 (1999).
[CrossRef]

Juodkazis, S.

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

Kawata, S.

S. Maruo, O. Nakamura, and S. Kawata, Opt. Lett. 22, 132 (1997).
[CrossRef] [PubMed]

H. Ueki, Y. Kawata, and S. Kawata, Appl. Opt. 35, 2456 (1996).
[CrossRef]

Kawata, Y.

H. Ueki, Y. Kawata, and S. Kawata, Appl. Opt. 35, 2456 (1996).
[CrossRef]

Leonard, S. W.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Lopez, C.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Martin-Moreno, L.

P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
[CrossRef]

Maruo, S.

Matsuo, S.

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 74, 786 (1999).
[CrossRef]

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

Mazur, E.

E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
[CrossRef]

E. N. Glezer and E. Mazur, Opt. Lett. 21, 2023 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Meseguer, F.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Miguez, H.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Misawa, H.

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 74, 786 (1999).
[CrossRef]

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

Mitsuyu, T.

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

Miura, K.

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

Mondia, J. P.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Nakamura, O.

Nishii, J.

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

Ozin, G. A.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Pendry, J. B.

P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
[CrossRef]

Qiu, J.

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

Smallridge, A.

Strickler, J. H.

Sun, H.-B.

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 74, 786 (1999).
[CrossRef]

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

Tader, O.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Ueki, H.

H. Ueki, Y. Kawata, and S. Kawata, Appl. Opt. 35, 2456 (1996).
[CrossRef]

van Driel, H. M.

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Villeneuve, P. R.

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

Ward, A. J.

P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
[CrossRef]

Watanabe, M.

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

Webb, W. W.

Xu, Y.

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
[CrossRef]

Yablonovitch, E.

E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Opt. (1)

H. Ueki, Y. Kawata, and S. Kawata, Appl. Opt. 35, 2456 (1996).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (4)

K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
[CrossRef]

H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 74, 786 (1999).
[CrossRef]

E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
[CrossRef]

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
[CrossRef]

Comp. Phys. Commun. (1)

P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Martin-Moreno, and A. J. Ward, Comp. Phys. Commun. 85, 306 (1995).
[CrossRef]

J. Phys. Chem. B (1)

H.-B. Sun, S. Juodkazis, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, J. Phys. Chem. B 104, 3450 (2000).

Nature (2)

J. D. Joannopoulos, P. R. Villeneuve, and S. Fan, Nature 386, 143 (1997).
[CrossRef]

A. Blanco, E. Chomski, S. Grabtchak, M. Ibisate, S. John, S. W. Leonard, C. Lopez, F. Meseguer, H. Miguez, J. P. Mondia, G. A. Ozin, O. Tader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (4)

Opt. Rev. (1)

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (1)

M. Watanabe, S. Juodkazis, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Phys. Rev. B 60, 9959 (1999).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

K. Busch and S. John, Phys. Rev. Lett. 83, 967 (1999).
[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

(100) Plane of an sc photonic lattice in Ge-doped silica. The empty Y-shaped area consists of missing photonic atoms and functions as a microintegrated optical waveguide.

Fig. 2
Fig. 2

PhC of the fcc lattice fabricated in Ge-doped silica 10GeO2:90SiO2mol.%. (a) Schematic of the spatial voxel array, where a and c denote voxel spacing in (111) planes and the lattice constant, respectively. We created the structure by alternating (111) planes in the order ABC(ABC).... (b) Plane (111) in a fabricated 3D photonic lattice.

Fig. 3
Fig. 3

Measured and simulated transmission spectra (one division on the intensity axis denotes a 10% variation of transmission). Squares, upward-pointing triangles, and circles denote spectra from annealed PhC’s, as-fabricated PhC’s, and annealed randomly distributed dots, respectively (the latter two curves were offset upward for clarity). The solid curve is from a simulation.

Metrics