Abstract

We investigate the effect of an annular pupil-plane aperture in confocal imaging while using an NA increasing lens. We show that focal spot shape is highly sensitive to both polarization and angular spectrum of the incoming light. We demonstrate a lateral spatial resolution of 145nm (λ09) in the direction perpendicular to the polarization direction.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Appl. Phys. Lett. 78, 4071 (2001).
    [CrossRef]
  2. S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
    [CrossRef]
  3. E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
    [CrossRef]
  4. F. H. Köklü, J. I. Quesnel, A. N. Vamivakas, S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Opt. Express 16, 9501 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
    [CrossRef]
  6. K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
    [CrossRef]
  7. International Technology Roadmap for Semiconductors (2007).
  8. S. M. Mansfield and G. S. Kino, Appl. Phys. Lett. 57, 2615 (1990).
    [CrossRef]
  9. B. Richards and E. Wolf, Proc. R. Soc. London, Ser. A 253, 358 (1959).
    [CrossRef]
  10. C. J. R. Sheppard and A. Choudhury, Appl. Opt. 43, 4322 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. G. M. Lerman and U. Levy, Opt. Express 16, 4567 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. B. Sick, B. Hecht, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 85, 4482 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  13. S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, J. Appl. Phys. 97, 053105 (2005).
    [CrossRef]

2008 (4)

F. H. Köklü, J. I. Quesnel, A. N. Vamivakas, S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Opt. Express 16, 9501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
[CrossRef]

K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
[CrossRef]

G. M. Lerman and U. Levy, Opt. Express 16, 4567 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (1)

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

2005 (1)

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, J. Appl. Phys. 97, 053105 (2005).
[CrossRef]

2004 (2)

C. J. R. Sheppard and A. Choudhury, Appl. Opt. 43, 4322 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

2001 (1)

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Appl. Phys. Lett. 78, 4071 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

B. Sick, B. Hecht, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 85, 4482 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1990 (1)

S. M. Mansfield and G. S. Kino, Appl. Phys. Lett. 57, 2615 (1990).
[CrossRef]

1959 (1)

B. Richards and E. Wolf, Proc. R. Soc. London, Ser. A 253, 358 (1959).
[CrossRef]

Choudhury, A.

Eraslan, M. G.

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

Goldberg, B. B.

F. H. Köklü, J. I. Quesnel, A. N. Vamivakas, S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Opt. Express 16, 9501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, J. Appl. Phys. 97, 053105 (2005).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Appl. Phys. Lett. 78, 4071 (2001).
[CrossRef]

Hecht, B.

B. Sick, B. Hecht, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 85, 4482 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Ippolito, S. B.

S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
[CrossRef]

F. H. Köklü, J. I. Quesnel, A. N. Vamivakas, S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Opt. Express 16, 9501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, J. Appl. Phys. 97, 053105 (2005).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Appl. Phys. Lett. 78, 4071 (2001).
[CrossRef]

Kino, G. S.

S. M. Mansfield and G. S. Kino, Appl. Phys. Lett. 57, 2615 (1990).
[CrossRef]

Köklü, F. H.

Leblebici, Y.

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

Lerman, G. M.

Levy, U.

Mansfield, S. M.

S. M. Mansfield and G. S. Kino, Appl. Phys. Lett. 57, 2615 (1990).
[CrossRef]

Miles, D. L.

S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
[CrossRef]

Novotny, L.

B. Sick, B. Hecht, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 85, 4482 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Quesnel, J. I.

Ramsay, E.

K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
[CrossRef]

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Reid, D. T.

K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
[CrossRef]

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Richards, B.

B. Richards and E. Wolf, Proc. R. Soc. London, Ser. A 253, 358 (1959).
[CrossRef]

Serrels, K. A.

K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
[CrossRef]

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Sheppard, C. J. R.

Sick, B.

B. Sick, B. Hecht, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 85, 4482 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Song, P.

S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
[CrossRef]

Sylvestri, J. D.

S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
[CrossRef]

Taghizadeh, M. R.

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Thomson, M. J.

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Thorne, S. A.

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

Ünlü, M. S.

F. H. Köklü, J. I. Quesnel, A. N. Vamivakas, S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Opt. Express 16, 9501 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, J. Appl. Phys. 97, 053105 (2005).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Appl. Phys. Lett. 78, 4071 (2001).
[CrossRef]

Vamivakas, A. N.

Waddie, A. J.

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Warburton, R. J.

K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
[CrossRef]

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

Wolf, E.

B. Richards and E. Wolf, Proc. R. Soc. London, Ser. A 253, 358 (1959).
[CrossRef]

Appl. Opt. (1)

Appl. Phys. Lett. (5)

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, Appl. Phys. Lett. 78, 4071 (2001).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, S. A. Thorne, M. G. Eraslan, B. B. Goldberg, M. S. Ünlü, and Y. Leblebici, Appl. Phys. Lett. 84, 4529 (2004).
[CrossRef]

E. Ramsay, K. A. Serrels, M. J. Thomson, A. J. Waddie, M. R. Taghizadeh, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Appl. Phys. Lett. 90, 131101 (2007).
[CrossRef]

S. B. Ippolito, P. Song, D. L. Miles, and J. D. Sylvestri, Appl. Phys. Lett. 92, 101109 (2008).
[CrossRef]

S. M. Mansfield and G. S. Kino, Appl. Phys. Lett. 57, 2615 (1990).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

S. B. Ippolito, B. B. Goldberg, and M. S. Ünlü, J. Appl. Phys. 97, 053105 (2005).
[CrossRef]

Nat. Photonics (1)

K. A. Serrels, E. Ramsay, R. J. Warburton, and D. T. Reid, Nat. Photonics 2, 311 (2008).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Phys. Rev. Lett. (1)

B. Sick, B. Hecht, and L. Novotny, Phys. Rev. Lett. 85, 4482 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. R. Soc. London, Ser. A (1)

B. Richards and E. Wolf, Proc. R. Soc. London, Ser. A 253, 358 (1959).
[CrossRef]

Other (1)

International Technology Roadmap for Semiconductors (2007).

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

Experimental setup. Rotating the half-wave plate rotates the direction of polarization of the incoming light. By changing the height of the beam block we are able change the effective inner radius of the annular aperture. SMF, single-mode fiber.

Fig. 2
Fig. 2

Sample images taken on passive structures. (a) Images taken with a clear 6 mm radius back aperture for two polarization directions as indicated by the arrows. (b) Images taken using an annular aperture with an effective inner radius of 1.7 mm . (c) Same as (b) with an effective inner radius of 3.5 mm .

Fig. 3
Fig. 3

Resolution measurements for different pupil functions. (a) Resolution is measured for a clear aperture while rotating the polarization direction from 0° to 180°. (b) Edge response data, error function fit, and LSF are shown for the horizontal polarization direction. (c) Same as (b) when the polarization direction is vertical. (d)–(f) Same as (a)–(c), respectively, when an annular aperture with an effective inner radius of 1.7 mm is used. (g)–(i) Same as (d)–(f), respectively, when the inner radius is 3.5 mm . Gray arrows indicate the polarization directions.

Fig. 4
Fig. 4

(a)–(c) Calculated confocal LSFs for a clear aperture and two annular apertures with increasing inner radii, respectively. The arrows indicate the orthogonality.

Metrics