Abstract

We demonstrate a two-dimensional (2D) polarization-independent resonant subwavelength grating (RSG) in a filter array. RSGs, also called guided mode resonant filters, are traditionally one-dimensional gratings; however, this leads to TE and TM resonances at different wavelengths and with different spectral shape. A 2D grating can remove the polarization dependence at normal incidence, while maintaining the desirable RSG properties of high reflectivity, narrow passband, and low sidebands without ripple. We designed and fabricated 2D gratings with near-identical responses for both polarizations at normal incidence in the telecommunication band. Ninety percent reflectivity is achieved at the resonant wavelengths.

© 2010 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. S. Wang and R. Magnusson, Appl. Opt. 32, 2606 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
    [CrossRef]
  3. D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, J. Opt. Soc. Am. A 21, 981 (2004).
    [CrossRef]
  4. D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, in OSA Trends in Optics and Photonics, Vol. 75, p. 290 (2002).
  5. X. Fu, K. Yi, J. Shao, and Z. Fan, Opt. Lett. 34, 124 (2009).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. S. Peng and G. M. Morris, J. Opt. Soc. Am. A 13, 993 (1996).
    [CrossRef]
  7. A. Mizutani, H. Kikuta, K. Nakajima, and K. Iwata, J. Opt. Soc. Am. A 18, 1261 (2001).
    [CrossRef]
  8. S. Boonruang, A. Greenwell, and M. G. Moharam, Appl. Opt. 45, 5740 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
    [CrossRef]
  10. T. Clausnitzer, A. V. Tishchenko, E.-B. Kley, H.-J. Fuchs, D. Schelle, O. Parriaux, and U. Kroll, J. Opt. Soc. Am. A 22, 2799 (2005).
    [CrossRef]
  11. Y. Ding and R. Magnusson, Opt. Express 12, 5661 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. M. G. Moharam and T. K. Gaylord, J. Opt. Soc. Am. 71, 811 (1981).
    [CrossRef]
  13. R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
    [CrossRef]

2010 (1)

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

2009 (1)

2006 (1)

2005 (1)

2004 (2)

2003 (1)

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

2001 (2)

A. Mizutani, H. Kikuta, K. Nakajima, and K. Iwata, J. Opt. Soc. Am. A 18, 1261 (2001).
[CrossRef]

D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
[CrossRef]

1996 (1)

1993 (1)

1981 (1)

Boonruang, S.

Boye, R. R.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Carter, T.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Carter, T. R.

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

Clausnitzer, T.

Ding, Y.

Fan, Z.

Fu, X.

Fuchs, H.-J.

Gaylord, T. K.

Granet, G.

D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
[CrossRef]

Greenwell, A.

Hadley, G. R.

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, J. Opt. Soc. Am. A 21, 981 (2004).
[CrossRef]

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, in OSA Trends in Optics and Photonics, Vol. 75, p. 290 (2002).

Iwata, K.

Kellogg, R. A.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Kemme, S. A.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, J. Opt. Soc. Am. A 21, 981 (2004).
[CrossRef]

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, in OSA Trends in Optics and Photonics, Vol. 75, p. 290 (2002).

Kikuta, H.

Kley, E.-B.

Kroll, U.

Lacour, D.

D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
[CrossRef]

Lentine, A. L.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Magnusson, R.

Mizutani, A.

Moharam, M. G.

Morris, G. M.

Nakajima, K.

Parriaux, O.

Peng, S.

Peters, D. W.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, J. Opt. Soc. Am. A 21, 981 (2004).
[CrossRef]

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, in OSA Trends in Optics and Photonics, Vol. 75, p. 290 (2002).

Plumey, J.-P.

D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
[CrossRef]

Ravaud, A. M.

D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
[CrossRef]

Rich, S. G.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Samora, S.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

Schelle, D.

Shao, J.

Shul, R. J.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Tishchenko, A. V.

Wang, S. S.

Wendt, J. R.

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

Yi, K.

Appl. Opt. (2)

J. Opt. Soc. Am. (1)

J. Opt. Soc. Am. A (4)

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Opt. Quantum Electron. (1)

D. Lacour, J.-P. Plumey, G. Granet, and A. M. Ravaud, Opt. Quantum Electron. 33, 451 (2001).
[CrossRef]

Proc. SPIE (2)

S. A. Kemme, D. W. Peters, J. R. Wendt, T. R. Carter, and S. Samora, Proc. SPIE 5177, 1 (2003).
[CrossRef]

R. R. Boye, D. W. Peters, J. R. Wendt, R. J. Shul, S. Samora, S. G. Rich, T. Carter, A. L. Lentine, R. A. Kellogg, and S. A. Kemme, Proc. SPIE 7604, 76040P (2010).
[CrossRef]

Other (1)

D. W. Peters, S. A. Kemme, and G. R. Hadley, in OSA Trends in Optics and Photonics, Vol. 75, p. 290 (2002).

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 (5)

Fig. 1
Fig. 1

Configuration of 2D polarization- independent RSG.

Fig. 2
Fig. 2

Reflectivity of two RSGs and the thin-film equivalent. RSG curves represent both orthogonal polarization states for each period as the 2D nature makes the responses degenerate.

Fig. 3
Fig. 3

RCWA simulations showing the normal-incidence response (solid blue line) and 0.1 ° off-normal response (dashed red line) for 786 nm period grating.

Fig. 4
Fig. 4

Scanning electron microscope image showing 2D resonant subwavelength grating arrayed filters.

Fig. 5
Fig. 5

Measured response of Λ = 786 nm and Λ = 803 nm 2D grating for orthogonal polarizations at near- normal incidence.

Metrics