Abstract

We present a 1.16-μm-radius disk cavity with ultrahigh quality (Q) factor by embedding the disk into a sunflower-type circular photonic crystal (CPC). The bandgap of the CPC reduces the bending loss of the whispering-gallery mode of the disk, leading to a simulated Q of 107, at least an order of magnitude higher than a bare disk of the same size. The design is experimentally verified with a record high loaded Q of 7.4×105 measured from an optimized device fabricated on a silicon-on-insulator substrate.

© 2012 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
    [CrossRef]
  2. M. R. Watts, W. A. Zortman, D. C. Trotter, R. W. Young, and A. L. Lentine, Opt. Express 19, 21989 (2011).
    [CrossRef]
  3. X. Sun, X. Zhang, and H. X. Tang, Appl. Phys. Lett. 100, 173116 (2012).
    [CrossRef]
  4. Z. Yang, P. Chak, A. D. Bristow, H. M. van Driel, R. Iyer, J. S. Aitchison, A. L. Smirl, and J. E. Sipe, Opt. Lett. 32, 826 (2007).
    [CrossRef]
  5. L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
    [CrossRef]
  6. J. Shainline, S. Elston, Z. Liu, G. Fernandes, R. Zia, and J. Xu, Opt. Express 17, 23323 (2009).
    [CrossRef]
  7. K. Srinivasan, M. Borselli, and O. Painter, Opt. Express 14, 1094 (2006).
    [CrossRef]
  8. Q. Xu, D. Fattal, and R. G. Beausoleil, Opt. Express 16, 4309 (2008).
    [CrossRef]
  9. N. Moll, T. Stoeferle, S. Schoenenberger, and R. F. Mahrt, Opt. Express 17, 20998 (2009).
    [CrossRef]
  10. J. Scheuer and A. Yariv, Opt. Express 11, 2736 (2003).
    [CrossRef]
  11. X. Sun and A. Yariv, Opt. Express 16, 9155 (2008).
    [CrossRef]
  12. T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
    [CrossRef]
  13. Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
    [CrossRef]
  14. H. Y. Ryu, M. Notomi, G. H. Kim, and Y. H. Lee, Opt. Express 12, 1708 (2004).
    [CrossRef]
  15. J. Scheuer and A. Yariv, Phys. Rev. E 70, 036603 (2004).
    [CrossRef]
  16. P.-T. Lee, T.-W. Lu, J.-H. Fan, and F.-M. Tsai, Appl. Phys. Lett. 90, 151125 (2007).
    [CrossRef]
  17. D. Chang, J. Scheuer, and A. Yariv, Opt. Express 13, 9272 (2005).
    [CrossRef]
  18. M. Soltani, Q. Li, S. Yegnanarayanan, and A. Adibi, Opt. Express 18, 19541 (2010).
    [CrossRef]

2012 (3)

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

X. Sun, X. Zhang, and H. X. Tang, Appl. Phys. Lett. 100, 173116 (2012).
[CrossRef]

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

2011 (1)

2010 (1)

2009 (2)

2008 (2)

2007 (2)

2006 (1)

2005 (1)

2004 (2)

2003 (2)

Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
[CrossRef]

J. Scheuer and A. Yariv, Opt. Express 11, 2736 (2003).
[CrossRef]

2001 (1)

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

Adibi, A.

Aitchison, J. S.

Akahane, Y.

Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
[CrossRef]

Asano, T.

Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
[CrossRef]

Beausoleil, R. G.

Borselli, M.

Bristow, A. D.

Chak, P.

Chang, D.

Chen, H.

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

Chen, T.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Cheung, K. C.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Chrostowski, L.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Deppe, D.

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

Elston, S.

Fan, J.-H.

P.-T. Lee, T.-W. Lu, J.-H. Fan, and F.-M. Tsai, Appl. Phys. Lett. 90, 151125 (2007).
[CrossRef]

Fattal, D.

Fernandes, G.

Flueckiger, J.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Grist, S.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Iyer, R.

Jaeger, N. A. F.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Jeon, S.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Kim, G. H.

Lee, H.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Lee, P.-T.

P.-T. Lee, T.-W. Lu, J.-H. Fan, and F.-M. Tsai, Appl. Phys. Lett. 90, 151125 (2007).
[CrossRef]

Lee, Y. H.

Lentine, A. L.

Li, J.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Li, Q.

Liang, Z.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Liu, Z.

Lu, T.-W.

P.-T. Lee, T.-W. Lu, J.-H. Fan, and F.-M. Tsai, Appl. Phys. Lett. 90, 151125 (2007).
[CrossRef]

Mahrt, R. F.

Moll, N.

Nie, B.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Noda, S.

Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
[CrossRef]

Notomi, M.

Ouellet, E.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Painter, O.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

K. Srinivasan, M. Borselli, and O. Painter, Opt. Express 14, 1094 (2006).
[CrossRef]

Ratner, D. M.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Ryu, H. Y.

Scherer, A.

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

Scheuer, J.

Schmidt, S. A.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Schoenenberger, S.

Shainline, J.

Shi, W.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Sipe, J. E.

Smirl, A. L.

Soltani, M.

Song, B. S.

Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
[CrossRef]

Srinivasan, K.

Stoeferle, T.

Sun, X.

X. Sun, X. Zhang, and H. X. Tang, Appl. Phys. Lett. 100, 173116 (2012).
[CrossRef]

X. Sun and A. Yariv, Opt. Express 16, 9155 (2008).
[CrossRef]

Tang, H. X.

X. Sun, X. Zhang, and H. X. Tang, Appl. Phys. Lett. 100, 173116 (2012).
[CrossRef]

Trotter, D. C.

Tsai, F.-M.

P.-T. Lee, T.-W. Lu, J.-H. Fan, and F.-M. Tsai, Appl. Phys. Lett. 90, 151125 (2007).
[CrossRef]

Vahala, K.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

van Driel, H. M.

Vuckovic, J.

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

Wang, X.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Watts, M. R.

Webb, M.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Xu, J.

Xu, Q.

Yang, K.

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Yang, Z.

Yariv, A.

Yegnanarayanan, S.

Yoshie, T.

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

Young, R. W.

Yun, H.

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

Zhang, X.

X. Sun, X. Zhang, and H. X. Tang, Appl. Phys. Lett. 100, 173116 (2012).
[CrossRef]

Zia, R.

Zortman, W. A.

Appl. Phys. Lett. (3)

X. Sun, X. Zhang, and H. X. Tang, Appl. Phys. Lett. 100, 173116 (2012).
[CrossRef]

T. Yoshie, J. Vuckovic, A. Scherer, H. Chen, and D. Deppe, Appl. Phys. Lett. 79, 4289 (2001).
[CrossRef]

P.-T. Lee, T.-W. Lu, J.-H. Fan, and F.-M. Tsai, Appl. Phys. Lett. 90, 151125 (2007).
[CrossRef]

Nat. Photon. (1)

H. Lee, T. Chen, J. Li, K. Yang, S. Jeon, O. Painter, and K. Vahala, Nat. Photon. 6, 369 (2012).
[CrossRef]

Nature (1)

Y. Akahane, T. Asano, B. S. Song, and S. Noda, Nature 425, 944 (2003).
[CrossRef]

Opt. Express (10)

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. E (1)

J. Scheuer and A. Yariv, Phys. Rev. E 70, 036603 (2004).
[CrossRef]

Proc. SPIE (1)

L. Chrostowski, S. Grist, J. Flueckiger, W. Shi, X. Wang, E. Ouellet, H. Yun, M. Webb, B. Nie, Z. Liang, K. C. Cheung, S. A. Schmidt, D. M. Ratner, and N. A. F. Jaeger, Proc. SPIE 8236, 823620 (2012).
[CrossRef]

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.


Metrics