We demonstrate second harmonic generation at telecommunications wavelengths in photonic crystal cavities in (111)-oriented GaAs. We fabricate 30 photonic crystal structures in both (111)- and (100)-oriented GaAs and observe an increase in generated second harmonic power in the (111) orientation, with the mean power increased by a factor of 3, although there is a large scatter in the measured values. We discuss possible reasons for this increase, in particular, the reduced two photon absorption for transverse electric modes in (111) orientation, as well as a potential increase due to improved mode overlap.

1.
A.
Rodriguez
,
M.
Soljačić
,
J. D.
Joannopoulos
, and
S. G.
Johnson
,
Opt. Express
15
,
7303
(
2007
).
2.
L. A.
Eyres
,
P. J.
Tourreau
,
T. J.
Pinguet
,
C. B.
Ebert
,
J. S.
Harris
,
M. M.
Fejer
,
L.
Becouarn
,
B.
Gerard
, and
E.
Lallier
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
904
(
2001
).
3.
K.
Rivoire
,
S.
Buckley
,
A.
Majumdar
,
H.
Kim
,
P.
Petroff
, and
J.
Vučković
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
083105
(
2011
).
4.
S.
Buckley
,
K.
Rivoire
,
F.
Hatami
, and
J.
Vučković
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
161116
(
2012
).
5.
Y.
Ota
,
K.
Watanabe
,
S.
Iwamoto
, and
Y.
Arakawa
,
Opt. Express
21
,
19778
(
2013
).
6.
P. S.
Kuo
and
G. S.
Solomon
, preprint arXiv:1210.1984 (
2012
).
7.
J. S.
Levy
,
M. A.
Foster
,
A. L.
Gaeta
, and
M.
Lipson
,
Opt. Express
19
,
11415
(
2011
).
8.
M. W.
McCutcheon
,
J. F.
Young
,
G. W.
Rieger
,
D.
Dalacu
,
S.
Frédérick
,
P. J.
Poole
, and
R. L.
Williams
,
Phys. Rev. B
76
,
245104
(
2007
).
9.
K.
Rivoire
,
Z.
Lin
,
F.
Hatami
,
W. T.
Masselink
, and
J.
Vučković
,
Opt. Express
17
,
22609
(
2009
).
10.
S.
Diziain
,
R.
Geiss
,
M.
Zilk
,
F.
Schrempel
,
E.-B.
Kley
,
A.
Tünnermann
, and
T.
Pertsch
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
051117
(
2013
).
11.
V. S.
Ilchenko
,
A. B.
Matsko
,
A. A.
Savchenkov
, and
L.
Maleki
,
J. Opt. Soc. Am. B
20
,
1304
(
2003
).
12.
J. U.
Fürst
,
D. V.
Strekalov
,
D.
Elser
,
M.
Lassen
,
U. L.
Andersen
,
C.
Marquardt
, and
G.
Leuchs
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
153901
(
2010
).
13.
M.
Förtsch
,
J. U.
Fürst
,
C.
Wittmann
,
D.
Strekalov
,
A.
Aiello
,
M. V.
Chekhova
,
C.
Silberhorn
,
G.
Leuchs
, and
C.
Marquardt
,
Nature Commun.
4
,
1818
(
2013
).
14.
M.
Liscidini
and
L. C.
Andreani
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1883
(
2004
).
15.
Y.
Zhang
,
M. W.
McCutcheon
,
I. B.
Burgess
, and
M.
Lončar
,
Opt. Lett.
34
,
2694
(
2009
).
16.
I. B.
Burgess
,
Y.
Zhang
,
M. W.
McCutcheon
,
A. W.
Rodriguez
,
J.
Bravo-Abad
,
S. G.
Johnson
, and
M.
Loncar
,
Opt. Express
17
,
20099
(
2009
).
17.
S. M.
Thon
,
W. T. M.
Irvine
,
D.
Kleckner
, and
D.
Bouwmeester
,
Phys. Rev. Lett.
104
,
243901
(
2010
).
18.
K.
Rivoire
,
S.
Buckley
, and
J.
Vučković
,
Opt. Express
19
,
22198
(
2011
).
19.
K.
Rivoire
,
S.
Buckley
, and
J.
Vučković
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
013114
(
2011
).
20.
J. D.
Joannopoulos
,
S. G.
Johnson
,
J. N.
Winn
, and
R. D.
Meade
,
Photonic Crystals: Molding the Flow of Light
, 2nd ed. (
Princeton University Press
,
Princeton
,
2011
).
21.
S.-I.
Takayama
,
H.
Kitagawa
,
Y.
Tanaka
,
T.
Asano
, and
S.
Noda
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
061107
(
2005
).
22.
M. W.
McCutcheon
,
P. B.
Deotare
,
Y.
Zhang
, and
M.
Lonar
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
111117
(
2011
).
23.
M.
Dvorak
,
W.
Schroeder
,
D.
Andersen
,
A. L.
Smirl
, and
B.
Wherrett
,
IEEE J. Quantum Electron.
30
,
256
(
1994
).
24.
H.
Altug
and
J.
Vuckovic
,
Opt. Express
13
,
8819
(
2005
).
25.
I.
Shoji
,
T.
Kondo
,
A.
Kitamoto
,
M.
Shirane
, and
R.
Ito
,
J. Opt. Soc. Am. B
14
,
2268
(
1997
).
26.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4833545 for information on measurements of second harmonic generation in perturbed L3 photonic crystal cavities.
27.
B.
Bennett
,
R. A.
Soref
, and
J.
del Alamo
,
IEEE J. Quantum Electron.
26
,
113
(
1990
).
28.
H. M.
Gibbs
, in
Optical Bistability: Controlling Light with Light
(
Academic Press
,
1985
), pp.
241
303
.
29.
V.
Van
,
T.
Ibrahim
,
P.
Absil
,
F.
Johnson
,
R.
Grover
, and
P.-T.
Ho
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
8
,
705
(
2002
).
30.
Q.
Xu
and
M.
Lipson
,
Opt. Lett.
31
,
341
(
2006
).
31.
V. R.
Almeida
,
C. A.
Barrios
,
R. R.
Panepucci
, and
M.
Lipson
,
Nature
431
,
1081
(
2004
).
32.
K.
Nozaki
,
T.
Tanabe
,
A.
Shinya
,
S.
Matsuo
,
T.
Sato
,
H.
Taniyama
, and
M.
Notomi
,
Nat. Photonics
4
,
477
(
2010
).
33.
L.
Fan
,
J.
Wang
,
L. T.
Varghese
,
H.
Shen
,
B.
Niu
,
Y.
Xuan
,
A. M.
Weiner
, and
M.
Qi
,
Science
335
,
447
(
2012
).
34.
H. S.
Lee
,
S.
Kiravittaya
,
S.
Kumar
,
J. D.
Plumhof
,
L.
Balet
,
L. H.
Li
,
M.
Francardi
,
A.
Gerardino
,
A.
Fiore
,
A.
Rastelli
, and
O. G.
Schmidt
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
191109
(
2009
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.