Abstract

We report on a hybrid InP/Si photonic crystal nanobeam laser emitting at 1578 nm with a low threshold power of ∼14.7  μW. Laser gain is provided from a single InAsP quantum well embedded in a 155 nm InP layer bonded on a standard silicon-on-insulator wafer. This miniaturized nanolaser, with an extremely small modal volume of 0.375(λ/n)3, is a promising and efficient light source for silicon photonics.

© 2013 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L. Pavesi and G. Guillot, Optical Interconnects—The Silicon Approach (Springer-Verlag, 2006).
  2. S. M. Grist, S. A. Schmidt, J. Flueckiger, V. Donzella, W. Shi, S. T. Fard, J. T. Kirk, D. M. Ratner, K. C. Cheung, and L. Chrostowski, Opt. Express 21, 7994 (2013).
    [CrossRef]
  3. V. R. Almeida, R. R. Panepucci, and M. Lipson, Opt. Lett. 28, 1302 (2003).
    [CrossRef]
  4. D. J. Thomson, F. Y. Gardes, Y. Hu, G. Mashanovich, M. Fournier, P. Grosse, J.-M. Fedeli, and G. T. Reed, Opt. Express 19, 11507 (2011).
    [CrossRef]
  5. F. Xia, M. Rooks, L. Sekaric, and Y. Vlasov, Opt. Express 15, 11934 (2007).
    [CrossRef]
  6. P. Dong, W. Qian, H. Liang, R. Shafiiha, D. Feng, G. Li, J. E. Cunningham, A. V. Krishnamoorthy, and M. Asghari, Opt. Express 18, 20298 (2010).
    [CrossRef]
  7. W. S. Fegadolli, G. Vargas, X. Wang, F. Valini, L. A. M. Barea, J. E. B. Oliveira, N. Frateschi, A. Scherer, V. R. Almeida, and R. R. Panepucci, Opt. Express 20, 14722 (2012).
    [CrossRef]
  8. L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
    [CrossRef]
  9. D. Liang and J. E. Bowers, Nat. Photonics, 4, 511 (2010).
    [CrossRef]
  10. J. Van Campenhout, P. R. Romeo, P. Regreny, C. Seassal, D. Van Thourhout, S. Verstuyft, L. Di Cioccio, J.-M. Fedeli, C. Lagahe, and R. Baets, Opt. Express 15, 6744 (2007).
    [CrossRef]
  11. D. Liang, M. Fiorentino, T. Okumura, H. Chang, D. T. Spencer, Y. Kuo, A. W. Fang, D. Dai, R. G. Beausoleil, and J. E. Bowers, Opt. Express 17, 20355 (2009).
    [CrossRef]
  12. H. Park, A. Fang, S. Kodama, and J. Bowers, Opt. Express 13, 9460 (2005).
    [CrossRef]
  13. G. Roelkens, D. Van Thourhout, R. Baets, R. Nötzel, and M. Smit, Opt. Express 14, 8154 (2006).
    [CrossRef]
  14. X. Sun, A. Zadok, M. J. Shearn, K. A. Diest, A. Ghaffari, H. A. Atwater, A. Scherer, and A. Yariv, Opt. Lett. 34, 1345 (2009).
    [CrossRef]
  15. B. B. Bakir, A. Descos, N. Olivier, D. Bordel, P. Grosse, E. Augendre, L. Fulbert, and J. M. Fedeli, Opt. Express 19, 10317 (2011).
    [CrossRef]
  16. P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
    [CrossRef]
  17. C. Sauvan, G. Lecamp, P. Lalanne, and J. P. Hugonin, Opt. Express 13, 245 (2005).
    [CrossRef]
  18. P. Lalanne and J. P. Hugonin, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1430 (2003).
    [CrossRef]
  19. W. S. Fegadolli, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, and A. Scherer, Opt. Express 21, 3861 (2013).
    [CrossRef]
  20. S.-W. Chang and S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 45, 1014 (2009).
    [CrossRef]
  21. D. Pasquariello and K. Hjort, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 118 (2002).
    [CrossRef]
  22. S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
    [CrossRef]
  23. S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
    [CrossRef]

2013 (2)

2012 (3)

W. S. Fegadolli, G. Vargas, X. Wang, F. Valini, L. A. M. Barea, J. E. B. Oliveira, N. Frateschi, A. Scherer, V. R. Almeida, and R. R. Panepucci, Opt. Express 20, 14722 (2012).
[CrossRef]

L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
[CrossRef]

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

2011 (3)

2010 (2)

2009 (4)

2007 (2)

2006 (1)

2005 (2)

2003 (2)

V. R. Almeida, R. R. Panepucci, and M. Lipson, Opt. Lett. 28, 1302 (2003).
[CrossRef]

P. Lalanne and J. P. Hugonin, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1430 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

D. Pasquariello and K. Hjort, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 118 (2002).
[CrossRef]

Almeida, V. R.

Arita, Y.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Asghari, M.

Atwater, H. A.

Augendre, E.

Baba, T.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Baets, R.

Bakir, B. B.

Barea, L. A. M.

Beausoleil, R. G.

Bordel, D.

Bowers, J.

Bowers, J. E.

Cahoon, J. F.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Chang, H.

Chang, S.-W.

S.-W. Chang and S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 45, 1014 (2009).
[CrossRef]

Chen, Y.

L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
[CrossRef]

Cheung, K. C.

Chrostowski, L.

Chuang, S. L.

S.-W. Chang and S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 45, 1014 (2009).
[CrossRef]

Cunningham, J. E.

Dai, D.

Day, R. W.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Deotare, P. B.

P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
[CrossRef]

Descos, A.

Di Cioccio, L.

Diest, K. A.

Dong, P.

Donzella, V.

Fang, A.

Fang, A. W.

Fard, S. T.

Fedeli, J. M.

Fedeli, J.-M.

Fegadolli, W. S.

Feng, D.

Feng, L.

L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
[CrossRef]

Fiorentino, M.

Flueckiger, J.

Fournier, M.

Frank, I. W.

P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
[CrossRef]

Frateschi, N.

Fulbert, L.

Gardes, F. Y.

Ghaffari, A.

Grist, S. M.

Grosse, P.

Guillot, G.

L. Pavesi and G. Guillot, Optical Interconnects—The Silicon Approach (Springer-Verlag, 2006).

Hachuda, S.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Hjort, K.

D. Pasquariello and K. Hjort, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 118 (2002).
[CrossRef]

Hu, Y.

Hugonin, J. P.

C. Sauvan, G. Lecamp, P. Lalanne, and J. P. Hugonin, Opt. Express 13, 245 (2005).
[CrossRef]

P. Lalanne and J. P. Hugonin, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1430 (2003).
[CrossRef]

Kempa, T. J.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Khan, M.

P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
[CrossRef]

Kim, S.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Kirk, J. T.

Kita, S.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Kodama, S.

Krishnamoorthy, A. V.

Kuo, Y.

Lagahe, C.

Lalanne, P.

C. Sauvan, G. Lecamp, P. Lalanne, and J. P. Hugonin, Opt. Express 13, 245 (2005).
[CrossRef]

P. Lalanne and J. P. Hugonin, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1430 (2003).
[CrossRef]

Lecamp, G.

Li, G.

Liang, D.

Liang, H.

Lieber, C. M.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Lipson, M.

Loncar, M.

P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
[CrossRef]

Lu, M.

L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
[CrossRef]

Mashanovich, G.

McCutcheon, M. W.

P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
[CrossRef]

Nakada, T.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Nötzel, R.

Nozaki, K.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Okumura, T.

Oliveira, J. E. B.

Olivier, N.

Otsuka, S.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Panepucci, R. R.

Park, H.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

H. Park, A. Fang, S. Kodama, and J. Bowers, Opt. Express 13, 9460 (2005).
[CrossRef]

Pasquariello, D.

D. Pasquariello and K. Hjort, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 118 (2002).
[CrossRef]

Pavesi, L.

L. Pavesi and G. Guillot, Optical Interconnects—The Silicon Approach (Springer-Verlag, 2006).

Qian, W.

Ratner, D. M.

Reed, G. T.

Regreny, P.

Roelkens, G.

Romeo, P. R.

Rooks, M.

Saito, Y.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Sauvan, C.

Scherer, A.

Schmidt, S. A.

Seassal, C.

Sekaric, L.

Shafiiha, R.

Shearn, M. J.

Shi, W.

Smit, M.

Song, K.

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Spencer, D. T.

Sun, X.

Thomson, D. J.

Valini, F.

Van Campenhout, J.

Van Thourhout, D.

Vargas, G.

Verstuyft, S.

Vlasov, Y.

Wang, X.

Watanabe, H.

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Xia, F.

Xu, Y.

L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
[CrossRef]

Yariv, A.

Zadok, A.

Appl. Phys. Lett. (1)

P. B. Deotare, M. W. McCutcheon, I. W. Frank, M. Khan, and M. Loncar, Appl. Phys. Lett. 94, 121106 (2009).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (2)

S.-W. Chang and S. L. Chuang, IEEE J. Quantum Electron. 45, 1014 (2009).
[CrossRef]

P. Lalanne and J. P. Hugonin, IEEE J. Quantum Electron. 39, 1430 (2003).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (2)

D. Pasquariello and K. Hjort, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8, 118 (2002).
[CrossRef]

S. Kita, K. Nozaki, S. Hachuda, H. Watanabe, Y. Saito, S. Otsuka, T. Nakada, Y. Arita, and T. Baba, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17, 1632 (2011).
[CrossRef]

Nano Lett. (1)

S. Kim, R. W. Day, J. F. Cahoon, T. J. Kempa, K. Song, H. Park, and C. M. Lieber, Nano Lett. 12, 4971 (2012).
[CrossRef]

Nat. Mater. (1)

L. Feng, Y. Xu, W. S. Fegadolli, M. Lu, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, Y. Chen, and A. Scherer, Nat. Mater. 12, 108 (2012).
[CrossRef]

Nat. Photonics (1)

D. Liang and J. E. Bowers, Nat. Photonics, 4, 511 (2010).
[CrossRef]

Opt. Express (12)

C. Sauvan, G. Lecamp, P. Lalanne, and J. P. Hugonin, Opt. Express 13, 245 (2005).
[CrossRef]

H. Park, A. Fang, S. Kodama, and J. Bowers, Opt. Express 13, 9460 (2005).
[CrossRef]

G. Roelkens, D. Van Thourhout, R. Baets, R. Nötzel, and M. Smit, Opt. Express 14, 8154 (2006).
[CrossRef]

J. Van Campenhout, P. R. Romeo, P. Regreny, C. Seassal, D. Van Thourhout, S. Verstuyft, L. Di Cioccio, J.-M. Fedeli, C. Lagahe, and R. Baets, Opt. Express 15, 6744 (2007).
[CrossRef]

F. Xia, M. Rooks, L. Sekaric, and Y. Vlasov, Opt. Express 15, 11934 (2007).
[CrossRef]

D. Liang, M. Fiorentino, T. Okumura, H. Chang, D. T. Spencer, Y. Kuo, A. W. Fang, D. Dai, R. G. Beausoleil, and J. E. Bowers, Opt. Express 17, 20355 (2009).
[CrossRef]

P. Dong, W. Qian, H. Liang, R. Shafiiha, D. Feng, G. Li, J. E. Cunningham, A. V. Krishnamoorthy, and M. Asghari, Opt. Express 18, 20298 (2010).
[CrossRef]

B. B. Bakir, A. Descos, N. Olivier, D. Bordel, P. Grosse, E. Augendre, L. Fulbert, and J. M. Fedeli, Opt. Express 19, 10317 (2011).
[CrossRef]

D. J. Thomson, F. Y. Gardes, Y. Hu, G. Mashanovich, M. Fournier, P. Grosse, J.-M. Fedeli, and G. T. Reed, Opt. Express 19, 11507 (2011).
[CrossRef]

W. S. Fegadolli, G. Vargas, X. Wang, F. Valini, L. A. M. Barea, J. E. B. Oliveira, N. Frateschi, A. Scherer, V. R. Almeida, and R. R. Panepucci, Opt. Express 20, 14722 (2012).
[CrossRef]

W. S. Fegadolli, J. E. B. Oliveira, V. R. Almeida, and A. Scherer, Opt. Express 21, 3861 (2013).
[CrossRef]

S. M. Grist, S. A. Schmidt, J. Flueckiger, V. Donzella, W. Shi, S. T. Fard, J. T. Kirk, D. M. Ratner, K. C. Cheung, and L. Chrostowski, Opt. Express 21, 7994 (2013).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Other (1)

L. Pavesi and G. Guillot, Optical Interconnects—The Silicon Approach (Springer-Verlag, 2006).

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