Abstract

A novel enhanced radiation-loss (ERL)-based radial waveguide coupling mechanism for microresonator lasers is experimentally demonstrated for the first time, to the best of our knowledge, resulting in single-directional output from the lasers. A 20μm diameter InGaAsP/InP electrically pumped microresonator laser in the form of a microcylinder resonator integrated with a transparent ERL radial output coupler is designed and fabricated. Measurement shows a low 1.5mA lasing threshold and a relatively high output power of >0.4mW.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
    [CrossRef]
  2. M. K. Chin, D. Y. Chu, and S. T. Ho, Opt. Commun. 109, 467(1994).
    [CrossRef]
  3. S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
    [CrossRef]
  4. M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5, 673 (1999).
    [CrossRef]
  5. J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
    [CrossRef]
  6. K. Thyagarajan, M. R. Shenoy, and A. K. Ghatak, Opt. Lett. 12, 296 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. N. C. Frateschi and A. F. J. Levi, Appl. Phys. Lett. 66, 2932(1995).
    [CrossRef]
  8. Y. Huang and S. T. Ho, Opt. Express 14, 3569 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
    [CrossRef]
  10. S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
    [CrossRef]
  11. B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
    [CrossRef]
  12. Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
    [CrossRef]

2010 (1)

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

2006 (2)

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Y. Huang and S. T. Ho, Opt. Express 14, 3569 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005 (1)

S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
[CrossRef]

2002 (1)

S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
[CrossRef]

1999 (1)

M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5, 673 (1999).
[CrossRef]

1997 (1)

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

1995 (1)

N. C. Frateschi and A. F. J. Levi, Appl. Phys. Lett. 66, 2932(1995).
[CrossRef]

1994 (1)

M. K. Chin, D. Y. Chu, and S. T. Ho, Opt. Commun. 109, 467(1994).
[CrossRef]

1992 (1)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

1987 (1)

Ahmed, I.

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

Ayling, S. G.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Baba, T.

M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5, 673 (1999).
[CrossRef]

Bi, W. G.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

Bryce, A. C.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Chin, M. K.

M. K. Chin, D. Y. Chu, and S. T. Ho, Opt. Commun. 109, 467(1994).
[CrossRef]

Chu, D. Y.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

M. K. Chin, D. Y. Chu, and S. T. Ho, Opt. Commun. 109, 467(1994).
[CrossRef]

Frateschi, N. C.

N. C. Frateschi and A. F. J. Levi, Appl. Phys. Lett. 66, 2932(1995).
[CrossRef]

Fujita, M.

M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5, 673 (1999).
[CrossRef]

Ghatak, A. K.

Helmy, A. S.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Ho, S. T.

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Y. Huang and S. T. Ho, Opt. Express 14, 3569 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
[CrossRef]

S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
[CrossRef]

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

M. K. Chin, D. Y. Chu, and S. T. Ho, Opt. Commun. 109, 467(1994).
[CrossRef]

Huang, Y.

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Y. Huang and S. T. Ho, Opt. Express 14, 3569 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Khoo, E. H.

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

Kim, S. S.

S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
[CrossRef]

S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
[CrossRef]

Levi, A. F. J.

N. C. Frateschi and A. F. J. Levi, Appl. Phys. Lett. 66, 2932(1995).
[CrossRef]

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Li, E. P.

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

Logan, R. A.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Luo, C.

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Marsh, J. H.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

McCall, S. L.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

McIlvaney, K.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Ooi, B. S.

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Park, S.

S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
[CrossRef]

S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
[CrossRef]

Pearton, S. J.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Roberts, J. S.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Sakai, A.

M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5, 673 (1999).
[CrossRef]

Shenoy, M. R.

Slusher, R. E.

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

Street, M. W.

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Thyagarajan, K.

Tiberio, R. C.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

Tu, C. W.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

Wang, J.

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Wang, L.

S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
[CrossRef]

Wang, L. W.

S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
[CrossRef]

Wu, S. L.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

Xiao, Y.

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Xu, G.

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Zhang, J. P.

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

Zhao, Y.

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

S. L. McCall, A. F. J. Levi, R. E. Slusher, S. J. Pearton, and R. A. Logan, Appl. Phys. Lett. 60, 289 (1992).
[CrossRef]

N. C. Frateschi and A. F. J. Levi, Appl. Phys. Lett. 66, 2932(1995).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

M. Fujita, A. Sakai, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 5, 673 (1999).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (2)

J. P. Zhang, D. Y. Chu, S. L. Wu, W. G. Bi, R. C. Tiberio, C. W. Tu, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 8, 968(1996).
[CrossRef]

Y. Huang, Y. Xiao, G. Xu, Y. Zhao, C. Luo, J. Wang, B. S. Ooi, and S. T. Ho, IEEE Photon. Technol. Lett. 18, 130 (2006).
[CrossRef]

IEEE. J. Quantum Electron. (4)

S. Park, S. S. Kim, L. W. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 41, 351 (2005).
[CrossRef]

E. H. Khoo, E. P. Li, I. Ahmed, Y. Huang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 46, 128 (2010).
[CrossRef]

S. Park, S. S. Kim, L. Wang, and S. T. Ho, IEEE. J. Quantum Electron. 38, 270 (2002).
[CrossRef]

B. S. Ooi, K. McIlvaney, M. W. Street, A. S. Helmy, S. G. Ayling, A. C. Bryce, J. H. Marsh, and J. S. Roberts, IEEE. J. Quantum Electron. 33, 1784 (1997).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

M. K. Chin, D. Y. Chu, and S. T. Ho, Opt. Commun. 109, 467(1994).
[CrossRef]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

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) Microdisk/cylinder resonator: optical field distribution and radiation loss (solid line); ERL coupling realized by placing a high refractive-index waveguide close to the cavity (dashed line). (b) Snapshots of the active FDTD simulation: the diameter of the microdisk/cylinder is 1 μm ; the output waveguide width is 0.3 μm ; the coupling gap is 200 nm ; the material refractive index is 3.3 and the microdisk/cylinder is surrounded by air.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Device structure, top view and cross section. (b) SEM photo of the actual device fabricated on the InGaAsP/InP wafer.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Microcylinder lasing spectrum under different pumping current. (b) CCD far-field image of the output surface of the ERL coupler and the relation of the coupled output power with respect to the pump current.

Fig. 4
Fig. 4

Lasing spectrum of microcylinder laser with 0.2 μm coupling gap and the output power with respect to the pump current.

Metrics