Abstract

We report the influence of photonic stopgaps on two-photon excited emission from highly efficient nonlinear chromophores infiltrated into high-quality photonic crystals. We have observed a sharp decrease (filter effect) in emission within the frequency range and direction of the stopgap as well as sharp enhancement of the two-photon excited emission associated with the stopgap’s edge. This effect may be important for the development of low-threshold upconversion lasers.

© 2002 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. 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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
    [Crossref] [PubMed]
  2. K. Bush and S. John, Phys. Rev. E 58, 3896 (1998).
    [Crossref]
  3. S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 77, 3490 (2000).
    [Crossref]
  4. S. John, Phys. Rev. Lett. 53, 2169 (1984).
    [Crossref]
  5. S. John, Phys. Today 44(5), 32 (1991).
    [Crossref]
  6. S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
    [Crossref] [PubMed]
  7. V. P. Bykov, Sov. J. Quantum Electron. 4, 861 (1975).
    [Crossref]
  8. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
    [Crossref] [PubMed]
  9. Y. Yamamoto and R. E. Slusher, Phys. Today 46(6), 66 (1993).
    [Crossref]
  10. S. John, in Photonic Band Gap Materials, C. M. Soukoulis, ed. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), p. 563.
    [Crossref]
  11. V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
    [Crossref]
  12. K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
    [Crossref]
  13. M. Megens, J. E. G. J. Wijnhoven, A. Lagendijk, and W. L. Vos, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1403 (1999).
    [Crossref]
  14. N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
    [Crossref]
  15. A. N. Fletcher and D. E. Bliss, Appl. Phys. 16, 289 (1978).
  16. S. H. Park and Y. Xia, Langmuir 15, 266 (1999).
    [Crossref]
  17. T. Yamasaki and T. Tsutsui, Appl. Phys. Lett. 72, 1957 (1998).
    [Crossref]
  18. N. Vats and S. John, Phys. Rev. A 58, 4168 (1998).
    [Crossref]
  19. H. Kogelnik and C. V. Shank, J. Appl. Phys. 43, 2327 (1972).
    [Crossref]
  20. M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
    [Crossref] [PubMed]

2000 (2)

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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 77, 3490 (2000).
[Crossref]

1999 (3)

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

M. Megens, J. E. G. J. Wijnhoven, A. Lagendijk, and W. L. Vos, J. Opt. Soc. Am. B 16, 1403 (1999).
[Crossref]

S. H. Park and Y. Xia, Langmuir 15, 266 (1999).
[Crossref]

1998 (3)

T. Yamasaki and T. Tsutsui, Appl. Phys. Lett. 72, 1957 (1998).
[Crossref]

N. Vats and S. John, Phys. Rev. A 58, 4168 (1998).
[Crossref]

K. Bush and S. John, Phys. Rev. E 58, 3896 (1998).
[Crossref]

1997 (1)

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

1996 (1)

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

1994 (1)

N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
[Crossref]

1993 (1)

Y. Yamamoto and R. E. Slusher, Phys. Today 46(6), 66 (1993).
[Crossref]

1991 (1)

S. John, Phys. Today 44(5), 32 (1991).
[Crossref]

1987 (2)

S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
[Crossref] [PubMed]

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

1984 (1)

S. John, Phys. Rev. Lett. 53, 2169 (1984).
[Crossref]

1978 (1)

A. N. Fletcher and D. E. Bliss, Appl. Phys. 16, 289 (1978).

1975 (1)

V. P. Bykov, Sov. J. Quantum Electron. 4, 861 (1975).
[Crossref]

1972 (1)

H. Kogelnik and C. V. Shank, J. Appl. Phys. 43, 2327 (1972).
[Crossref]

Balachandran, R.

N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
[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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Bliss, D. E.

A. N. Fletcher and D. E. Bliss, Appl. Phys. 16, 289 (1978).

Bloemer, M. J.

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

Bogomolov, V. N.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Bowden, Ch. M.

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

Bush, K.

K. Bush and S. John, Phys. Rev. E 58, 3896 (1998).
[Crossref]

Bykov, V. P.

V. P. Bykov, Sov. J. Quantum Electron. 4, 861 (1975).
[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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Dowling, J. P.

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

Fletcher, A. N.

A. N. Fletcher and D. E. Bliss, Appl. Phys. 16, 289 (1978).

Gaponenko, N. V.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Gaponenko, S. V.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Germanenko, I. N.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Gomes, A.

N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
[Crossref]

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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Joannopoulos, J. D.

S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 77, 3490 (2000).
[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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

K. Bush and S. John, Phys. Rev. E 58, 3896 (1998).
[Crossref]

N. Vats and S. John, Phys. Rev. A 58, 4168 (1998).
[Crossref]

S. John, Phys. Today 44(5), 32 (1991).
[Crossref]

S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
[Crossref] [PubMed]

S. John, Phys. Rev. Lett. 53, 2169 (1984).
[Crossref]

S. John, in Photonic Band Gap Materials, C. M. Soukoulis, ed. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), p. 563.
[Crossref]

Johnson, S. G.

S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 77, 3490 (2000).
[Crossref]

Kapitonov, A. M.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Kawagishi, Y.

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

Kogelnik, H.

H. Kogelnik and C. V. Shank, J. Appl. Phys. 43, 2327 (1972).
[Crossref]

Lagendijk, A.

Lawandy, N.

N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
[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. Toader, 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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Megens, M.

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. Toader, 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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Ozaki, M.

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Park, S. H.

S. H. Park and Y. Xia, Langmuir 15, 266 (1999).
[Crossref]

Petrov, E. P.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Ponyavina, A. N.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Prokofiev, A. V.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Samoilovich, S. M.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Sauvain, E.

N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
[Crossref]

Scalora, M.

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

Shank, C. V.

H. Kogelnik and C. V. Shank, J. Appl. Phys. 43, 2327 (1972).
[Crossref]

Silvanovich, N. I.

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Slusher, R. E.

Y. Yamamoto and R. E. Slusher, Phys. Today 46(6), 66 (1993).
[Crossref]

Tatsuhara, S.

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

Toader, 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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Tocci, M. D.

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

Tsutsui, T.

T. Yamasaki and T. Tsutsui, Appl. Phys. Lett. 72, 1957 (1998).
[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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Vardeny, Z. V.

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

Vats, N.

N. Vats and S. John, Phys. Rev. A 58, 4168 (1998).
[Crossref]

Vos, W. L.

Wijnhoven, J. E. G. J.

Xia, Y.

S. H. Park and Y. Xia, Langmuir 15, 266 (1999).
[Crossref]

Yablonovitch, E.

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

Yamamoto, Y.

Y. Yamamoto and R. E. Slusher, Phys. Today 46(6), 66 (1993).
[Crossref]

Yamasaki, T.

T. Yamasaki and T. Tsutsui, Appl. Phys. Lett. 72, 1957 (1998).
[Crossref]

Yoshino, K.

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

Zakhidov, A. A.

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

Appl. Phys. (1)

A. N. Fletcher and D. E. Bliss, Appl. Phys. 16, 289 (1978).

Appl. Phys. Lett. (3)

K. Yoshino, S. Tatsuhara, Y. Kawagishi, M. Ozaki, A. A. Zakhidov, and Z. V. Vardeny, Appl. Phys. Lett. 74, 2590 (1999).
[Crossref]

T. Yamasaki and T. Tsutsui, Appl. Phys. Lett. 72, 1957 (1998).
[Crossref]

S. G. Johnson and J. D. Joannopoulos, Appl. Phys. Lett. 77, 3490 (2000).
[Crossref]

J. Appl. Phys. (1)

H. Kogelnik and C. V. Shank, J. Appl. Phys. 43, 2327 (1972).
[Crossref]

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

Langmuir (1)

S. H. Park and Y. Xia, Langmuir 15, 266 (1999).
[Crossref]

Nature (2)

N. Lawandy, R. Balachandran, A. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
[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. Toader, and H. M. van Driel, Nature 405, 437 (2000).
[Crossref] [PubMed]

Phys. Rev. A (2)

M. D. Tocci, M. Scalora, M. J. Bloemer, J. P. Dowling, and Ch. M. Bowden, Phys. Rev. A 53, 2799 (1996).
[Crossref] [PubMed]

N. Vats and S. John, Phys. Rev. A 58, 4168 (1998).
[Crossref]

Phys. Rev. E (2)

K. Bush and S. John, Phys. Rev. E 58, 3896 (1998).
[Crossref]

V. N. Bogomolov, S. V. Gaponenko, I. N. Germanenko, A. M. Kapitonov, E. P. Petrov, N. V. Gaponenko, A. V. Prokofiev, A. N. Ponyavina, N. I. Silvanovich, and S. M. Samoilovich, Phys. Rev. E 55, 7619 (1997).
[Crossref]

Phys. Rev. Lett. (3)

S. John, Phys. Rev. Lett. 53, 2169 (1984).
[Crossref]

S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
[Crossref] [PubMed]

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

Phys. Today (2)

Y. Yamamoto and R. E. Slusher, Phys. Today 46(6), 66 (1993).
[Crossref]

S. John, Phys. Today 44(5), 32 (1991).
[Crossref]

Sov. J. Quantum Electron. (1)

V. P. Bykov, Sov. J. Quantum Electron. 4, 861 (1975).
[Crossref]

Other (1)

S. John, in Photonic Band Gap Materials, C. M. Soukoulis, ed. (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 1996), p. 563.
[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 (4)

Fig. 1
Fig. 1

Transmission spectra of polystyrene–methanol and polystyrene–DMSO assemblies (without dye).

Fig. 2
Fig. 2

Band structure of a polystyrene–methanol (neff=1.529; stopgap, 2.96%) photonic crystal. Filling factor, 74%. a is the lattice constant.

Fig. 3
Fig. 3

Two-photon excited upconverted emission spectra of Coumarin 503 in polystyrene–methanol and polystyrene–DMSO photonic structures.

Fig. 4
Fig. 4

A, Two-photon excited emission spectra and B, linear transmission spectrum measured at the same spot in polystyrene–Coumarin 503 in a methanol photonic crystal.

Equations (1)

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

λ111=2neffd111,

Metrics