Abstract

We haves realized and measured a GaAs nanocavity in a slab photonic crystal based on the design by Kuramochi et al. [Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006) ]. We measure a quality factor Q=700,000, which proves that ultrahigh Q nanocavities are also feasible in GaAs. We show that owing to larger two-photon absorption in GaAs nonlinearities appear at the microwatt level and will be more functional in gallium arsenide than in silicon nanocavities.

© 2008 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
    [CrossRef]
  2. S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nat. Photonics 1, 449 (2007).
    [CrossRef]
  3. A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
    [CrossRef]
  4. T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
    [CrossRef]
  5. E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
    [CrossRef]
  6. S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
    [CrossRef]
  8. T. Uesugi, B. S. Song, T. Asano, and S. Noda, Opt. Express 14, 377 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).
  10. A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
    [CrossRef]

2007

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nat. Photonics 1, 449 (2007).
[CrossRef]

2006

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

T. Uesugi, B. S. Song, T. Asano, and S. Noda, Opt. Express 14, 377 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

2005

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

2003

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Asano, T.

Bansropun, S.

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Benisty, H.

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Berthelot, A.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Bristow, A. D.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Cassabois, G.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Cassette, S.

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Combrié, S.

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).

De Rossi, A.

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).

Delalande, C.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Fan, W. H.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Favero, I.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Ferreira, R.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Fox, A. M.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Fujita, M.

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nat. Photonics 1, 449 (2007).
[CrossRef]

Gérard, J. M.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Husko, C.

A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).

Krauss, T. F.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Kuramochi, E.

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

Lauritano, M.

A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).

Lecomte, M.

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Mitsugi, S.

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

Nagle, J.

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Noda, S.

Notomi, M.

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

Parillaud, O.

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Roberts, J. S.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Roussignol, Ph.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Shinya, A.

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

Skolnick, M. S.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Song, B. S.

Tahraoui, A.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Talneau, A.

Tanabe, T.

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

Taniyama, H.

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

Tran, Q.-V.

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).

Uesugi, T.

Voisin, C.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Weidner, E.

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

S. Combrié, E. Weidner, A. De Rossi, S. Bansropun, S. Cassette, A. Talneau, and H. Benisty, Opt. Express 14, 7353 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Wells, J.-P. R.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Whittaker, D. M.

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

E. Kuramochi, M. Notomi, S. Mitsugi, A. Shinya, and T. Tanabe, Appl. Phys. Lett. 88, 041112 (2006).
[CrossRef]

E. Weidner, S. Combrié, A. De Rossi, Q.-V. Tran, and S. Cassette, Appl. Phys. Lett. 90, 101118 (2007).
[CrossRef]

A. D. Bristow, J.-P. R. Wells, W. H. Fan, A. M. Fox, M. S. Skolnick, D. M. Whittaker, A. Tahraoui, T. F. Krauss, and J. S. Roberts, Appl. Phys. Lett. 83, 851 (2003).
[CrossRef]

J. Vac. Sci. Technol. B

S. Combrié, S. Bansropun, M. Lecomte, O. Parillaud, S. Cassette, H. Benisty, and J. Nagle, J. Vac. Sci. Technol. B 23, 1521 (2005).
[CrossRef]

Nat. Photonics

T. Tanabe, M. Notomi, E. Kuramochi, A. Shinya, and H. Taniyama, Nat. Photonics 1, 49 (2007).
[CrossRef]

S. Noda, M. Fujita, and T. Asano, Nat. Photonics 1, 449 (2007).
[CrossRef]

Nat. Phys.

A. Berthelot, I. Favero, G. Cassabois, C. Voisin, C. Delalande, Ph. Roussignol, R. Ferreira, and J. M. Gérard, Nat. Phys. 2, 759 (2006).
[CrossRef]

Opt. Express

Other

A. De Rossi, M. Lauritano, S. Combrié, Q.-V. Tran, and C. Husko, “Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity” (submitted to Phys. Rev. A).

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

(a) Schematic of the GaAs side-coupled cavity system, (b) experimental setup, (c) SEM image of the cavity.

Fig. 2
Fig. 2

Spectra of the resonance of cavity 5. The power coupled into the waveguide is about 10 nW . (a) Detected signal from the camera as a function of the detuning (markers) and Lorentzian fit (solid curve). Transmission of the FP interferometer used as reference (dashed curve). (b) Transmitted signal through the waveguide. The cavity resonance is pointed out by the arrow.

Fig. 3
Fig. 3

Cavity 3. Signal detected from the cavity (log scale) as a function of the detuning at different optical powers coupled in the waveguide ( P wg ) . The curves are shifted vertically for clarity. Inset, dependence of the Q factor on P wg .

Metrics