Abstract

We report on how the optical and structural properties of Nd:YAG proton beam written waveguides are modified when they experienced annealing treatments from 50°C to 950°C. The microstructural changes caused in the vicinity of the nuclear damage region were found to be stable up to 700°C, so that higher annealing temperatures lead to a complete waveguide erasing. Before this “erasing” temperature, the partial thermal-induced defect recombination reduces the propagation losses, reaching its minimum value (below 1dB/cm) after a 400°C thermal annealing.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
    [Crossref]
  2. A. Roberts and M. L. von Bibra, J. Lightwave Technol. 14, 2554 (1996).
    [Crossref]
  3. A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
    [Crossref]
  4. S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
    [Crossref]
  5. A. Benayas, D. Jaque, Y. Yao, F. Chen, A. A. Bettiol, A. Rodenas, and A. K. KarOpt. Lett. 35, 3898 (2010).
    [Crossref] [PubMed]
  6. P. D. Townsend, P. J. Chandler, and L. Zhang, Optical Effects of Ion Implantation (Cambridge University, 1994).
    [Crossref]
  7. A. A. Kaminskii, Laser Crystals (Springer-Verlag, 1981).
  8. Y. Yao, Y. Tan, N. Dong, F. Chen, and A. A. Bettiol, Opt. Express 18, 24516 (2010).
    [Crossref] [PubMed]
  9. Y. Tan, F. Chen, L. Wang, X. L. Wang, K. M. Wang, and Q. M. Lu, J. Lightwave Technol. 26, 1304 (2008).
    [Crossref]
  10. A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
    [Crossref]
  11. S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
    [Crossref]
  12. I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
    [Crossref] [PubMed]
  13. L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
    [Crossref]

2010 (3)

2009 (2)

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

2008 (1)

2007 (1)

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

2006 (2)

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

1996 (1)

A. Roberts and M. L. von Bibra, J. Lightwave Technol. 14, 2554 (1996).
[Crossref]

1994 (1)

P. D. Townsend, P. J. Chandler, and L. Zhang, Optical Effects of Ion Implantation (Cambridge University, 1994).
[Crossref]

1991 (1)

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

1981 (1)

A. A. Kaminskii, Laser Crystals (Springer-Verlag, 1981).

Baro, A. M.

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Benayas, A.

Bettiol, A. A.

A. Benayas, D. Jaque, Y. Yao, F. Chen, A. A. Bettiol, A. Rodenas, and A. K. KarOpt. Lett. 35, 3898 (2010).
[Crossref] [PubMed]

Y. Yao, Y. Tan, N. Dong, F. Chen, and A. A. Bettiol, Opt. Express 18, 24516 (2010).
[Crossref] [PubMed]

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

Bosia, F.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Breesea, M. B. H.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Calusi, S.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Cantelar, E.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Chana, S. F.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Chandler, P. J.

P. D. Townsend, P. J. Chandler, and L. Zhang, Optical Effects of Ion Implantation (Cambridge University, 1994).
[Crossref]

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Chen, F.

Chiama, S. Y.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Colchero, J.

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Dong, N.

Fernandez, R.

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Field, S. J.

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Galanciak, D.

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

Giuntini, L.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Gomez-Herrero, J.

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Gomez-Rodriguez, J. M.

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Hanna, D. C.

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Hoia, S. K.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Horcas, I.

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Jaque, D.

A. Benayas, D. Jaque, Y. Yao, F. Chen, A. A. Bettiol, A. Rodenas, and A. K. KarOpt. Lett. 35, 3898 (2010).
[Crossref] [PubMed]

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Jaque, F.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Kaminska, A.

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

Kaminskii, A. A.

A. A. Kaminskii, Laser Crystals (Springer-Verlag, 1981).

Kar, A. K.

Kobyakov, S.

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

Lagomarsino, S.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Lamela, J.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Lifante, G.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Lu, Q. M.

Malinowski, M.

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

Massi, M.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Olivero, P.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Rao, S. V.

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

Roberts, A.

A. Roberts and M. L. von Bibra, J. Lightwave Technol. 14, 2554 (1996).
[Crossref]

Rodenas, A.

Ródenas, A.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Roso, L.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Shepherd, D. P.

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Suchockia, A.

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

Tan, Y.

Teo, E. J.

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

Teoa, E. J.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Torchia, G. A.

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Townsend, P. D.

P. D. Townsend, P. J. Chandler, and L. Zhang, Optical Effects of Ion Implantation (Cambridge University, 1994).
[Crossref]

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Tropper, A. C.

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Udalagamaa, C.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

van Kan, J. A.

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

van Kana, J. A.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Vannoni, M.

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

von Bibra, M. L.

A. Roberts and M. L. von Bibra, J. Lightwave Technol. 14, 2554 (1996).
[Crossref]

Wang, K. M.

Wang, L.

Wang, X. L.

Watt, F.

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

Watta, F.

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Yao, Y.

Zhang, L.

P. D. Townsend, P. J. Chandler, and L. Zhang, Optical Effects of Ion Implantation (Cambridge University, 1994).
[Crossref]

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

Appl. Phys. B (1)

A. Ródenas, G. A. Torchia, G. Lifante, E. Cantelar, J. Lamela, F. Jaque, L. Roso, and D. Jaque, Appl. Phys. B 95, 85 (2009).
[Crossref]

Appl. Phys. Lett. (2)

S. Kobyakov, A. Kamińska, A. Suchockia, D. Galanciak, and M. Malinowski, Appl. Phys. Lett. 88, 234102 (2006).
[Crossref]

A. A. Bettiol, S. V. Rao, E. J. Teo, J. A. van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. Lett. 88, 171106 (2006).
[Crossref]

J. Appl. Phys. (1)

L. Zhang, P. J. Chandler, P. D. Townsend, S. J. Field, D. C. Hanna, D. P. Shepherd, and A. C. Tropper, J. Appl. Phys. 69, 3440 (1991).
[Crossref]

J. Lightwave Technol. (2)

Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B (1)

A. A. Bettiol, S. Y. Chiama, E. J. Teoa, C. Udalagamaa, S. F. Chana, S. K. Hoia, J. A. van Kana, M. B. H. Breesea, and F. Watta, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B 267, 2280 (2009).
[Crossref]

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (1)

S. Lagomarsino, P. Olivero, F. Bosia, M. Vannoni, S. Calusi, L. Giuntini, and M. Massi, Phys. Rev. Lett. 105, 233903(2010).
[Crossref]

Rev. Sci. Instrum. (1)

I. Horcas, R. Fernandez, J. M. Gomez-Rodriguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero, and A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 78, 013705 (2007).
[Crossref] [PubMed]

Other (2)

P. D. Townsend, P. J. Chandler, and L. Zhang, Optical Effects of Ion Implantation (Cambridge University, 1994).
[Crossref]

A. A. Kaminskii, Laser Crystals (Springer-Verlag, 1981).

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

Size of the 632 nm waveguide mode plotted as a function of the annealing temperature. Dots are experimental data and solid line is an eye guide. Insets show near-field images of the 632 nm waveguide’s coupling mode taken after different annealing temperatures.

Fig. 2
Fig. 2

Spatial dependence of the (left column) integrated intensity and spectral shift (right column) of the hypersensitive F 3 / 2 I 9 / 2 4 4 Nd 3 + emission line at around 938 nm measured at three different temperatures. Scale bar is 5 μm in all the images.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Spectral shift and (b) emitted integrated intensity of the hypersensitive F 3 / 2 I 9 / 2 4 4 Nd 3 + emission line at around 938 nm as a function of annealing temperature. Blue line is an eye guide.

Fig. 4
Fig. 4

Propagation losses on coupling light measured as a function of annealing temperature. Blue line is an eye guide.

Metrics