Abstract

We report on the formation of submicrometer voids within Sm(DBM)3Phen - doped poly(methyl methacrylate) (PMMA) under multiphoton absorption excited by an infrared laser beam. An ultrashort-pulsed laser beam with a pulse width of 200 fs at a wavelength of 800 nm is focused into doped PMMA. The large changes in refractive index and the fluorescence associated with a void allow conventional optical microscopy and reflection-type confocal microscopy to be used as detection methods. Voids can be arranged in a three-dimensional multilayered structure for high-density optical data storage.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. N. Glezer, M. Milosavljevic, L. Huang, R. J. Finlay, T. H. Her, J. P. Callan, and E. Mazur, Opt. Lett. 21, 2023 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. J. Qiu, K. Kojima, K. Miura, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Opt. Lett. 24, 786 (1999).
    [CrossRef]
  3. K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
    [CrossRef]
  4. E. N. Glezer and E. Mazur, Appl. Phys. Lett. 71, 882 (1997).
    [CrossRef]
  5. K. Yamasaki, S. Joudkazis, M. Watanabe, H.-B. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 76, 1000 (2000).
    [CrossRef]
  6. D. Day and M. Gu, Appl. Phys. Lett. 80, 2404 (2002).
    [CrossRef]
  7. C. B. Schaffer, A. Brodeur, J. F. Garcia, and E. Mazur, Opt. Lett. 26, 93 (2001).
    [CrossRef]
  8. K. Miura, J. Qiu, H. Inouye, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 71, 3329 (1997).
    [CrossRef]
  9. M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
    [CrossRef]
  10. M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, and H. Misawa, Appl. Phys. Lett. 77, 13 (2000).
    [CrossRef]
  11. L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
    [CrossRef]
  12. H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
    [CrossRef]
  13. G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
    [CrossRef]
  14. K. Hirao, S. Todoroki, D. H. Cho, and N. Soga, Opt. Lett. 18, 1586 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. K. Hirao, J. Non-Cryst. Solids 196, 16 (1996).
    [CrossRef]
  16. A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
    [CrossRef]
  17. D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
    [CrossRef]

2003 (2)

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

2002 (2)

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

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

2001 (1)

2000 (2)

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

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

1999 (2)

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

J. Qiu, K. Kojima, K. Miura, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Opt. Lett. 24, 786 (1999).
[CrossRef]

1997 (2)

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

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

1996 (2)

1994 (1)

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

1993 (1)

1980 (1)

A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
[CrossRef]

1964 (1)

L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
[CrossRef]

Abramson, E.

L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
[CrossRef]

Brodeur, A.

Callan, J. P.

Caris, J. C.

L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
[CrossRef]

Chen, B.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Chen, G. F.

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

Chen, G. H.

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

Cho, D. H.

Day, D.

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

Du, D.

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

Finlay, R. J.

Fujiwara, S.

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

Garcia, J. F.

Glezer, E. N.

Gu, M.

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

Gupta, A.

A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
[CrossRef]

Her, T. H.

Hirao, K.

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

J. Qiu, K. Kojima, K. Miura, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Opt. Lett. 24, 786 (1999).
[CrossRef]

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

K. Hirao, J. Non-Cryst. Solids 196, 16 (1996).
[CrossRef]

K. Hirao, S. Todoroki, D. H. Cho, and N. Soga, Opt. Lett. 18, 1586 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Huang, L.

Inouye, H.

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

Joudkazis, S.

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

Juodkazis, S.

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

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

Kaneko, R.

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

Kojima, K.

Korn, G.

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

Liang, H.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Liang, R.

A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
[CrossRef]

Liu, Q.

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

Liu, X.

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

Matsuo, S.

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

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

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

Mazur, E.

Melby, L.

L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
[CrossRef]

Milosavljevic, M.

Ming, H.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Misawa, H.

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

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

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

Mitsuyu, T.

J. Qiu, K. Kojima, K. Miura, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Opt. Lett. 24, 786 (1999).
[CrossRef]

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

Miura, K.

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

J. Qiu, K. Kojima, K. Miura, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Opt. Lett. 24, 786 (1999).
[CrossRef]

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

Miwa, M.

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

Moacanin, J.

A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
[CrossRef]

Mourou, G.

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

Qiu, J.

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

J. Qiu, K. Kojima, K. Miura, T. Mitsuyu, and K. Hirao, Opt. Lett. 24, 786 (1999).
[CrossRef]

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

Rose, N.

L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
[CrossRef]

Sakaguchi, S.

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

Schaffer, C. B.

Soga, N.

Squier, J.

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

Sun, H.

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

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

Sun, H.-B.

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

Todoroki, S.

Tsay, F. D.

A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
[CrossRef]

Wang, Y.

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

Watanabe, M.

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

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

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

White, J. D.

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

Xie, J.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Yamasaki, K.

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

Zhang, Q.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Zhao, H.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Zhao, W.

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

Zheng, Z.

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (8)

K. Miura, J. Qiu, S. Fujiwara, S. Sakaguchi, and K. Hirao, Appl. Phys. Lett. 80, 2263 (2002).
[CrossRef]

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

K. Yamasaki, S. Joudkazis, 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]

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

M. Watanabe, S. Juodkazis, H. Sun, S. Matsuo, H. Misawa, M. Miwa, and R. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 74, 3957 (1999).
[CrossRef]

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

D. Du, X. Liu, G. Korn, J. Squier, and G. Mourou, Appl. Phys. Lett. 64, 3071 (1994).
[CrossRef]

J. Am. Chem. Soc. (1)

L. Melby, N. Rose, E. Abramson, and J. C. Caris, J. Am. Chem. Soc. 86, 5117 (1964).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

G. H. Chen, Y. Wang, J. D. White, Q. Liu, W. Zhao, and G. F. Chen, J. Appl. Phys. 94, 1304 (2003).
[CrossRef]

J. Mater. Res. (1)

H. Liang, Z. Zheng, Q. Zhang, H. Ming, B. Chen, J. Xie, and H. Zhao, J. Mater. Res. 18, 1895 (2003).
[CrossRef]

J. Non-Cryst. Solids (1)

K. Hirao, J. Non-Cryst. Solids 196, 16 (1996).
[CrossRef]

Macromolecules (1)

A. Gupta, R. Liang, F. D. Tsay, and J. Moacanin, Macromolecules 13, 1696 (1980).
[CrossRef]

Opt. Lett. (4)

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

Schematic diagram of fs-laser writing system for 3D bit data in transparent materials. PZT, piezoelectric transducer.

Fig. 2
Fig. 2

(A), Absorption spectrum of Sm ( DBM ) 3 Phen-doped PMMA [curve (a)]; photoluminescence spectra of Sm ( DBM ) 3 Phen-doped PMMA before [curve (b)]; and after [curve (c)] fs-laser irradiation. Inset, chemical structure of Sm ( DBM ) 3 Phen . (B), ESR spectra of Sm ( DBM ) 3 Phen-doped PMMA before [curve (d)] and after [curve (e)] fs-laser irradiation. Inset, chemical structure of photodegradation production.

Fig. 3
Fig. 3

Dependence of the bit (void) diameter on the laser pulse energy.

Fig. 4
Fig. 4

Bit data stored by microexplosion in the doped PMMA block with 4-μm bit spacing and 8-μm layer spacing; each bit is written with a laser pulse of 14.5 nJ and a microscope objective of 0.65 NA. (A), (B), Retrieved in parallel by transmission using an optical microscope with a 0.85-NA objective. (C), (D), Retrieved serially by fluorescence using a reflection-type confocal microscope. (A) and (C) are viewed in X Y plane, and (B) and (D) are viewed in X Y plane.

Metrics