Abstract

Micro-sized void spheres are successfully generated in a solid polymer by use of a tightly focused femtosecond laser beam from a high-repetition-rate laser oscillator. Confocal reflection images show that the void spheres are longitudinal rotational symmetric ellipsoids with a ratio of long to short axes of approximately 1.5. Layers of void spheres are then stacked to create three-dimensional diamond-lattice photonic crystals. Three gaps are observed in the 100 direction with a suppression rate of the second gap of up to approximately 75% for a 32-layer structure. The observed first- and second-order gaps shift to longer and shorter wavelengths, respectively, as the angle of incidence increases.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 65, 3153 (1990).
  4. A. Moroz and C. Sommers, J. Phys. Condens. Matter 11, 997 (1999).
    [CrossRef]
  5. H. S. Sözüer, J. W. Haus, and R. Inguva, Phys. Rev. B 45, 13962 (1992).
    [CrossRef]
  6. G. R. Yi and S. M. Yang, J. Opt. Soc. Am. B 18, 1156 (2001).
    [CrossRef]
  7. Z. Y. Li and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. B 62, 1516 (2000).
    [CrossRef]
  8. M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
    [CrossRef]
  9. R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
    [CrossRef]
  10. M. E. Turner, T. J. Trentler, and V. L. Colvin, Adv. Mater. 13, 180 (2001).
    [CrossRef]
  11. F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
    [CrossRef]
  12. E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
    [CrossRef]
  13. H.-B. Sun, Y. Xu, S. Matsuo, and H. Misawa, Opt. Rev. 6, 396 (1999).
    [CrossRef]
  14. H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
    [CrossRef]
  15. K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
    [CrossRef]
  16. D. Day and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 80, 2404 (2002).
    [CrossRef]
  17. M. J. Ventura, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 82, 1649 (2003).
    [CrossRef]
  18. M. Straub, M. Ventura, and M. Gu, Phys. Rev. Lett. 91, 043901 (2003).
    [CrossRef]
  19. G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
    [CrossRef]
  20. D. Day and M. Gu, Appl. Opt. 37, 6299 (1998).
    [CrossRef]

2004 (1)

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

M. J. Ventura, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 82, 1649 (2003).
[CrossRef]

M. Straub, M. Ventura, and M. Gu, Phys. Rev. Lett. 91, 043901 (2003).
[CrossRef]

2002 (2)

R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
[CrossRef]

D. Day and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 80, 2404 (2002).
[CrossRef]

2001 (4)

M. E. Turner, T. J. Trentler, and V. L. Colvin, Adv. Mater. 13, 180 (2001).
[CrossRef]

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
[CrossRef]

G. R. Yi and S. M. Yang, J. Opt. Soc. Am. B 18, 1156 (2001).
[CrossRef]

2000 (2)

Z. Y. Li and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. B 62, 1516 (2000).
[CrossRef]

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

1999 (3)

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

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

A. Moroz and C. Sommers, J. Phys. Condens. Matter 11, 997 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

1997 (1)

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

1992 (1)

H. S. Sözüer, J. W. Haus, and R. Inguva, Phys. Rev. B 45, 13962 (1992).
[CrossRef]

1990 (1)

K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 65, 3153 (1990).

1987 (2)

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

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

Al-Daous, M.

R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
[CrossRef]

Biswas, R.

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

Blanford, C. F.

R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
[CrossRef]

Chan, C. T.

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 65, 3153 (1990).

Colvin, V. L.

M. E. Turner, T. J. Trentler, and V. L. Colvin, Adv. Mater. 13, 180 (2001).
[CrossRef]

Day, D.

D. Day and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 80, 2404 (2002).
[CrossRef]

D. Day and M. Gu, Appl. Opt. 37, 6299 (1998).
[CrossRef]

Garcís-Santamaría, F.

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

Glezer, E. N.

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

Gu, M.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

M. J. Ventura, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 82, 1649 (2003).
[CrossRef]

M. Straub, M. Ventura, and M. Gu, Phys. Rev. Lett. 91, 043901 (2003).
[CrossRef]

D. Day and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 80, 2404 (2002).
[CrossRef]

D. Day and M. Gu, Appl. Opt. 37, 6299 (1998).
[CrossRef]

Haus, J. W.

H. S. Sözüer, J. W. Haus, and R. Inguva, Phys. Rev. B 45, 13962 (1992).
[CrossRef]

Ho, K. M.

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 65, 3153 (1990).

Inguva, R.

H. S. Sözüer, J. W. Haus, and R. Inguva, Phys. Rev. B 45, 13962 (1992).
[CrossRef]

John, S.

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

Juodkazis, S.

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
[CrossRef]

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

Kawata, S.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

Kivshar, Y.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

Li, Z. Y.

Z. Y. Li and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. B 62, 1516 (2000).
[CrossRef]

López, C.

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

López-Tejeira, F.

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

Matsuo, S.

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
[CrossRef]

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

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

Mazur, E.

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

Meseguer, F.

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

Misawa, H.

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
[CrossRef]

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

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

Miyazak, H. T.

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

Moroz, A.

A. Moroz and C. Sommers, J. Phys. Condens. Matter 11, 997 (1999).
[CrossRef]

Nishii, J.

Ono, A.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

Sánchez-Dehesa, J.

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

Schroden, R. C.

R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
[CrossRef]

Sigalas, M. M.

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

Sommers, C.

A. Moroz and C. Sommers, J. Phys. Condens. Matter 11, 997 (1999).
[CrossRef]

Soukoulis, C. M.

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 65, 3153 (1990).

Sözüer, H. S.

H. S. Sözüer, J. W. Haus, and R. Inguva, Phys. Rev. B 45, 13962 (1992).
[CrossRef]

Stein, A.

R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
[CrossRef]

Straub, M.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

M. Straub, M. Ventura, and M. Gu, Phys. Rev. Lett. 91, 043901 (2003).
[CrossRef]

M. J. Ventura, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 82, 1649 (2003).
[CrossRef]

Sun, H.-B.

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
[CrossRef]

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

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

Sun, K.

Trentler, T. J.

M. E. Turner, T. J. Trentler, and V. L. Colvin, Adv. Mater. 13, 180 (2001).
[CrossRef]

Turner, M. E.

M. E. Turner, T. J. Trentler, and V. L. Colvin, Adv. Mater. 13, 180 (2001).
[CrossRef]

Ventura, M.

M. Straub, M. Ventura, and M. Gu, Phys. Rev. Lett. 91, 043901 (2003).
[CrossRef]

Ventura, M. J.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

M. J. Ventura, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 82, 1649 (2003).
[CrossRef]

Wang, X. H.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

Watanabe, M.

H.-B. Sun, Y. Xu, S. Juodkazis, K. Sun, M. Watanabe, S. Matsuo, H. Misawa, and J. Nishii, Opt. Lett. 26, 325 (2001).
[CrossRef]

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

Xu, Y.

Yablonovitch, E.

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

Yamasaki, K.

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

Yang, S. M.

Yi, G. R.

Zhang, Z. Q.

Z. Y. Li and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. B 62, 1516 (2000).
[CrossRef]

Zhou, G.

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

Adv. Mater. (1)

M. E. Turner, T. J. Trentler, and V. L. Colvin, Adv. Mater. 13, 180 (2001).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (6)

G. Zhou, M. J. Ventura, M. Straub, M. Gu, A. Ono, S. Kawata, X. H. Wang, and Y. Kivshar, Appl. Phys. Lett. 84, 4415 (2004).
[CrossRef]

F. Garcís-Santamaría, C. López, F. Meseguer, F. López-Tejeira, J. Sánchez-Dehesa, and H. T. Miyazak, Appl. Phys. Lett. 79, 2309 (2001).
[CrossRef]

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

K. Yamasaki, S. Juodkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
[CrossRef]

D. Day and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 80, 2404 (2002).
[CrossRef]

M. J. Ventura, M. Straub, and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 82, 1649 (2003).
[CrossRef]

Chem. Mater. (1)

R. C. Schroden, M. Al-Daous, C. F. Blanford, and A. Stein, Chem. Mater. 14, 3305 (2002).
[CrossRef]

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

J. Phys. Condens. Matter (1)

A. Moroz and C. Sommers, J. Phys. Condens. Matter 11, 997 (1999).
[CrossRef]

Opt. Lett. (1)

Opt. Rev. (1)

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

Phys. Rev. B (3)

H. S. Sözüer, J. W. Haus, and R. Inguva, Phys. Rev. B 45, 13962 (1992).
[CrossRef]

Z. Y. Li and Z. Q. Zhang, Phys. Rev. B 62, 1516 (2000).
[CrossRef]

M. M. Sigalas, C. M. Soukoulis, C. T. Chan, R. Biswas, and K. M. Ho, Phys. Rev. B 59, 12767 (1999).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (4)

M. Straub, M. Ventura, and M. Gu, Phys. Rev. Lett. 91, 043901 (2003).
[CrossRef]

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

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

K. M. Ho, C. T. Chan, and C. M. Soukoulis, Phys. Rev. Lett. 65, 3153 (1990).

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) Illustration of the diamond lattices, (b) confocal reflection (left) and transmission (right) microscope images, (c) xz scanning confocal reflection (left) and transmission (right) microscope images of one void, (d) void diameter as a function of exposure time at powers of 40 and 60 mW, (e), (f) confocal reflection images of the top four layers of the diamond lattice structure in the 100 direction a=10 µm.

Fig. 2
Fig. 2

Baseline-corrected transmission spectra of 3D diamond photonic crystals stacked in the 100 direction a=4.44 µm at different directions of light incidence. The dependence of the midgap wavelength on the angle of incidence is given in the inset.

Fig. 3
Fig. 3

Baseline-corrected transmission spectra of 3D void diamond photonic crystals stacked in the 100 direction with lattice constants of 4.12, 4.44, and 4.72 µm. Inset, midgap wavelength of the three observed gaps as a function of the lattice constant.

Fig. 4
Fig. 4

Baseline-corrected transmission spectra of 3D diamond void photonic crystals stacked in the 100 direction a=4.28 µm for different numbers of layers. The midgap wavelength of the observed first-, second-, and third-order gaps as a function of the layer number is plotted in the inset. Labels L12, , L32 denote the layer numbers 12, , 32, respectively.

Metrics