Abstract

Far-field measurements of the in-plane polarization properties of spontaneous emission from optical nanocavities formed in two-dimensional photonic crystal slab waveguides are presented. A strong polarization signature, even subthreshold, is found for a pair of highly localized dipolelike resonant modes. This polarization signature is used to study the effects of symmetry lowering within the cavity.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. P. St. J. Russell, D. M. Atkin, and T. A. Birks, Bound Modes of Two-Dimensional Photonic Crystal waveguides (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), pp. 203–218.
  2. S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
    [CrossRef]
  3. O. Painter, J. Vučković, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 16, 275 (1999).
    [CrossRef]
  4. R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
    [CrossRef]
  5. O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
    [CrossRef]
  6. O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
    [CrossRef]
  7. E. Chow, S. Y. Lin, J. R. Wendt, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
    [CrossRef]
  8. T. Baba, N. Fukaya, and J. Yonekura, Electron. Lett. 35, 654 (1999).
    [CrossRef]
  9. M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
    [CrossRef]
  10. C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
    [CrossRef]
  11. S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
    [CrossRef]
  12. S. Noda, A. Chutinan, and M. Imada, Nature 407, 608 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
    [CrossRef]

2001 (4)

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

E. Chow, S. Y. Lin, J. R. Wendt, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

2000 (3)

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

S. Noda, A. Chutinan, and M. Imada, Nature 407, 608 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

1999 (4)

T. Baba, N. Fukaya, and J. Yonekura, Electron. Lett. 35, 654 (1999).
[CrossRef]

O. Painter, J. Vučković, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 16, 275 (1999).
[CrossRef]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
[CrossRef]

1996 (1)

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

Atkin, D. M.

P. St. J. Russell, D. M. Atkin, and T. A. Birks, Bound Modes of Two-Dimensional Photonic Crystal waveguides (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), pp. 203–218.

Baba, T.

T. Baba, N. Fukaya, and J. Yonekura, Electron. Lett. 35, 654 (1999).
[CrossRef]

Benisty, H.

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Birks, T. A.

P. St. J. Russell, D. M. Atkin, and T. A. Birks, Bound Modes of Two-Dimensional Photonic Crystal waveguides (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), pp. 203–218.

Boroditsky, M.

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

Chow, E.

Chutinan, A.

S. Noda, A. Chutinan, and M. Imada, Nature 407, 608 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Coccioli, R.

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

Dapkus, P. D.

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
[CrossRef]

De la Rue, R.

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Doll, T.

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

Fan, S.

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Fukaya, N.

T. Baba, N. Fukaya, and J. Yonekura, Electron. Lett. 35, 654 (1999).
[CrossRef]

Houdré, R.

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Husain, A.

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
[CrossRef]

Imada, M.

S. Noda, A. Chutinan, and M. Imada, Nature 407, 608 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Joannopoulos, J. D.

E. Chow, S. Y. Lin, J. R. Wendt, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Johnson, S. G.

E. Chow, S. Y. Lin, J. R. Wendt, S. G. Johnson, and J. D. Joannopoulos, Opt. Lett. 26, 286 (2001).
[CrossRef]

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Kim, I.

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
[CrossRef]

Kim, K. W.

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

Kolodziejaki, L. A.

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Krauss, T.

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Lee, P. T.

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

Lin, S. Y.

Loncar, M.

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

Nedeljkovic, D.

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

Noda, S.

S. Noda, A. Chutinan, and M. Imada, Nature 407, 608 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

O’Brien, J. D.

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
[CrossRef]

Oesterlé, U.

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Olivier, S.

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

Painter, O.

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

O. Painter, J. Vučković, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 16, 275 (1999).
[CrossRef]

Painter, O. J.

Pearsall, T. P.

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

Rahmat-Samii, Y.

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

Rattier, M.

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Russell, P. St. J.

P. St. J. Russell, D. M. Atkin, and T. A. Birks, Bound Modes of Two-Dimensional Photonic Crystal waveguides (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), pp. 203–218.

Scherer, A.

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

O. J. Painter, A. Husain, A. Scherer, J. D. O’Brien, I. Kim, and P. D. Dapkus, J. Lightwave Technol. 17, 2082 (1999).
[CrossRef]

O. Painter, J. Vučković, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 16, 275 (1999).
[CrossRef]

Smith, C.

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

Srinivasan, K.

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

Villeneuve, P. R.

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Vuckovic, J.

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

O. Painter, J. Vučković, and A. Scherer, J. Opt. Soc. Am. B 16, 275 (1999).
[CrossRef]

Weisbuch, C.

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

S. Olivier, C. Smith, M. Rattier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, R. Houdré, and U. Oesterlé, Opt. Lett. 26, 1019 (2001).
[CrossRef]

Wendt, J. R.

Yablonovitch, E.

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

Yonekura, J.

T. Baba, N. Fukaya, and J. Yonekura, Electron. Lett. 35, 654 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

M. Lončar, D. Nedeljković, T. Doll, J. Vučković, A. Scherer, and T. P. Pearsall, Appl. Phys. Lett. 77, 1937 (2000).
[CrossRef]

C. Smith, R. De la Rue, M. Rattier, S. Olivier, H. Benisty, C. Weisbuch, T. Krauss, U. Oesterlé, and R. Houdré, Appl. Phys. Lett. 78, 1487 (2001).
[CrossRef]

Electron. Lett. (1)

T. Baba, N. Fukaya, and J. Yonekura, Electron. Lett. 35, 654 (1999).
[CrossRef]

IEE Proc. Optoelectron. (1)

R. Coccioli, M. Boroditsky, K. W. Kim, Y. Rahmat-Samii, and E. Yablonovitch, IEE Proc. Optoelectron. 145, 391 (1996).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

O. Painter, A. Husain, A. Scherer, P. T. Lee, I. Kim, J. D. O’Brien, and P. D. Dapkus, IEEE Photon. Technol. Lett. 12, 1126 (2000).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Opt. A (1)

O. Painter, K. Srinivasan, J. D. O’Brien, A. Scherer, and P. D. Dapkus, J. Opt. A 3, S161 (2001).
[CrossRef]

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

Nature (1)

S. Noda, A. Chutinan, and M. Imada, Nature 407, 608 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. B (1)

S. G. Johnson, S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and L. A. Kolodziejaki, Phys. Rev. B 60, 5751 (1999).
[CrossRef]

Other (1)

P. St. J. Russell, D. M. Atkin, and T. A. Birks, Bound Modes of Two-Dimensional Photonic Crystal waveguides (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), pp. 203–218.

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

(a) Cross section of a defect cavity in a 2D PC slab waveguide (WG). QWs, quantum wells. (b)–(d) PC cavity geometries with different symmetries. For operation at λ=1.5 µm, the slab thickness, hole radius, and lattice spacing are roughly d=200 nm, r=175 nm, and a=500 nm, respectively.

Fig. 2
Fig. 2

(a), (b) FDTD-generated vector field patterns of the electric field within the symmetry plane of the slab waveguide for the x and y dipolelike modes. (c) Collection efficiency of the vertically emitted power versus collection half-angle (plot of the Ex intensity in the far field for the x dipolelike mode shown in the inset). FDTD simulations were performed with nslab=3.4, r/a=0.30, and d/a=0.55.

Fig. 3
Fig. 3

Schematic of the polarization-selective PL measurement setup. The inset shows a projection of the PX and PY polarizer orientations onto a scanning electron microscope image of a fabricated defect cavity as it would be mounted in the PL setup. NBP, nonpolarizing beam splitter.

Fig. 4
Fig. 4

Polarization-filtered PL from the (a) unprocessed area of the sample (no cavity), (b) S cavity, (c) X-split cavity, and (d) Y-split cavity.

Metrics