We report a simple technique for the realization of fiber-based Fabry-Pérot microcavities with large Q/V values as well as high cavity-to-fiber coupling efficiencies. The open microcavity we demonstrate consists of a flat mirror and a concave mirror on the tip of a single mode optical fiber. Combining hydrofluoric acid chemical wet etching with CO2 laser reflow, we obtain a fiber-tip atomically smooth concave surface with a diameter of 4.7 μm determined by the fiber core size. The concave surface with a spherical profile is automatically aligned with the fiber core, which enables high cavity-to-fiber power coupling efficiency (higher than 90%) with an optimal fiber-tip mirror's radius of curvature based on numerical simulation results. After distributed-Bragg-reflector coating, we have realized a wavelength-tunable open microcavity with a quality factor Q exceeding 1000 and a mode volume V of 13.6 μm3, and laser emission is demonstrated from this microcavity.

1.
F.
Vollmer
,
D.
Braun
, and
A.
Libchaber
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
4057
(
2002
).
3.
T.
Kippenberg
and
K.
Vahala
,
Opt. Express
15
,
17172
17205
(
2007
).
4.
K.
Iga
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
6
,
1201
1215
(
2000
).
5.
R.
Long
,
T.
Steinmetz
,
P.
Hommelhoff
,
W.
Hänsel
,
T. W.
Hänsch
, and
J.
Reichel
,
Philos. Trans. R. Soc., A
361
,
1375
1389
(
2003
).
6.
T.
Steinmetz
,
Y.
Colombe
,
D.
Hunger
, and
T. W.
Hänsch
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
111110
(
2006
).
7.
M.
Trupke
,
E. A.
Hinds
,
S.
Eriksson
, and
E. A.
Curtis
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
211106
(
2005
).
8.
P.
Horak
,
G.
Hechenblaikner
,
K. M.
Gheri
,
H.
Stecher
, and
H.
Ritsch
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
4974
4977
(
1997
).
9.
V.
Vuletić
and
S.
Chu
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
3787
3790
(
2000
).
10.
H.
Takahashi
,
A.
Wilson
,
A. R.
Watson
,
F.
Oručević
,
N. S.
Smith
,
M.
Keller
, and
W.
Lange
,
New J. Phys.
15
,
053011
(
2013
).
11.
J. P.
Reithmaier
,
G.
Sek
,
A.
Loffler
,
C.
Hofmann
,
S.
Kuhn
,
S.
Reitzenstein
,
L. V.
Keldysh
,
V. D.
Kulakovskii
,
T. L.
Reinecke
, and
A.
Forchel
,
Nature
432
,
197
200
(
2004
).
12.
G.
Hernandez
,
J. P.
Zhang
, and
Y. F.
Zhu
,
Phys. Rev. A
76
,
053814
(
2007
).
13.
J.
Klaers
,
F.
Schmitt
,
F.
Vewinger
, and
M.
Weitz
,
Nature
468
,
545
548
(
2010
).
14.
Y.
Colombe
,
T.
Steinmetz
,
G.
Dubois
,
F.
Linke
,
D.
Hunger
, and
J.
Richel
,
Nature
450
,
272
276
(
2007
).
15.
P.
Zoller
,
T.
Beth
,
D.
Binosi
,
R.
Blatt
,
H.
Briegel
,
D.
Bruss
,
T.
Calarco
,
J. I.
Cirac
,
D.
Deutsch
,
J.
Eisert
,
A.
Ekert
,
C.
Fabre
,
N.
Gisin
,
P.
Grangiere
,
M.
Grassl
,
S.
Haroche
,
A.
Imamoglu
,
A.
Karlson
,
J.
Kempe
,
L.
Kouwenhoven
,
S.
Kröll
,
G.
Leuchs
,
M.
Lewenstein
,
D.
Loss
,
N.
Lütkenhaus
,
S.
Massar
,
J. E.
Mooij
,
M. B.
Plenio
,
E.
Polzik
,
S.
Popescu
,
G.
Rempe
,
A.
Sergienko
,
D.
Suter
,
J.
Twamley
,
G.
Wendin
,
R.
Werner
,
A.
Winter
,
J.
Wrachtrup
, and
A.
Zeilinger
,
Eur. Phys. J. D
36
,
203
228
(
2005
).
16.
R. M.
André
,
S.
Pevec
,
M.
Becker
,
J.
Dellith
,
M.
Rothhardt
,
M. B.
Marques
,
D.
Donlagic
,
H.
Bartelt
, and
O.
Frazão
,
Opt. Express
22
,
13102
13108
(
2014
).
17.
P. R.
Dolan
,
G. M.
Hughes
,
F.
Grazioso
,
B. R.
Patton
, and
J. M.
Smith
,
Opt. Lett.
35
,
3556
3558
(
2010
).
18.
R.
Albrecht
,
A.
Bommer
,
C.
Pauly
,
F.
Mücklich
,
A. W.
Schell
,
P.
Engle
,
T.
Schröder
,
O.
Benson
,
J.
Reichel
, and
C.
Becher
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
073113
(
2014
).
19.
D.
Hunger
,
C.
Deutsch
,
R. J.
Barbour
,
R. J.
Warburton
, and
J.
Reichel
,
AIP Adv.
2
,
012119
(
2012
).
20.
L.
Greuter
,
S.
Starosielec
,
D.
Najer
,
A.
Ludwig
,
L.
Duempelmann
,
D.
Rohner
, and
R. J.
Warburton
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
121105
(
2014
).
21.
H.
Takahashi
,
J.
Morphew
,
F.
Oručević
,
A.
Noguchi
,
E.
Kassa
, and
M.
Keller
,
Opt. Express
22
,
31317
31328
(
2014
).
22.
H.
Kelkar
,
D.
Wang
,
D.
Martín-Cano
,
B.
Hoffmann
,
S.
Christiansen
,
S.
Götzinger
, and
V.
Sandoghdar
,
Phys. Rev. Appl.
4
,
054010
(
2015
).
23.
M.
Uphoff
,
M.
Brekenfeld
,
G.
Rempe
, and
S.
Ritter
,
New J. Phys.
17
,
013053
(
2015
).
24.
J.
Benedikter
,
T.
Hümmer
,
M.
Mader
,
B.
Schlederer
,
J.
Reichel
,
T. W.
Hänsch
, and
D.
Hunger
,
New J. Phys.
17
,
053051
(
2015
).
25.
D.
Hunger
,
T.
Steinmetz
,
Y.
Colombe
,
C.
Deutsch
,
T. W.
Hänsch
, and
J.
Reichel
,
New J. Phys.
12
,
065038
(
2010
).
26.
B.
Lounis
and
M.
Orrit
,
Rep. Prog. Phys.
68
,
1129
1179
(
2005
).
27.
A.
Müller
,
E. B.
Flagg
,
J. R.
Lawall
, and
G. S.
Solomon
,
Opt. Lett.
35
,
2293
2295
(
2010
).
28.
B.
Petrak
,
K.
Konthasinghe
,
S.
Perez
, and
A.
Muller
,
Rev. Sci. Instrum.
82
,
123112
(
2011
).
You do not currently have access to this content.