We investigate the design, fabrication, and experimental characterization of high quality factor photonic crystal nanobeam cavities in silicon. Using a five-hole tapered one-dimensional photonic crystal mirror and precise control of the cavity length, we designed cavities with theoretical quality factors as high as 1.4×107. By detecting the cross-polarized resonantly scattered light from a normally incident laser beam, we measure a quality factor of nearly 7.5×105. The effect of cavity size on mode frequency and quality factor was simulated and then verified experimentally.

1.
O.
Painter
,
J.
Vučković
, and
A.
Scherer
,
J. Opt. Soc. Am. B
16
,
275
(
1999
).
2.
Y.
Akahane
,
T.
Asano
,
B. S.
Song
, and
S.
Noda
,
Nature (London)
425
,
944
(
2003
).
3.
B. S.
Song
,
S.
Noda
,
T.
Asano
, and
Y.
Akahane
,
Nature Mater.
4
,
207
(
2005
).
4.
E.
Kuramochi
,
M.
Notomi
,
S.
Mitsugi
,
A.
Shinya
,
T.
Tanabe
, and
T.
Watanabe
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
041112
(
2006
).
5.
K.
Srinivasan
,
P. E.
Barclay
, and
O.
Painter
,
Opt. Express
12
,
1458
(
2004
).
6.
J.
Topolancik
,
F.
Vollmer
, and
B.
Ilic
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
201102
(
2007
).
7.
O.
Painter
,
R. K.
Lee
,
A.
Scherer
,
A.
Yariv
,
J. D.
O’Brien
,
P. D.
Dapkus
, and
I.
Kim
,
Science
284
,
1819
(
1999
).
8.
M.
Loncar
,
T.
Yoshie
,
A.
Scherer
,
P.
Gogna
, and
Y. M.
Qiu
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
2680
(
2002
).
9.
K.
Nozaki
,
S.
Kita
, and
T.
Baba
,
Opt. Express
15
,
7506
(
2007
).
10.
H. -G.
Park
,
S. -H.
Kim
,
S. -H.
Kwon
,
Y. -G.
Ju
,
J. -K.
Yang
,
J. -H.
Baek
,
S. -B.
Kim
, and
Y. -H.
Lee
,
Science
305
,
1444
(
2004
).
11.
T.
Yoshie
,
A.
Scherer
,
J.
Hendrickson
,
G.
Khitrova
,
H. M.
Gibbs
,
G.
Rupper
,
C.
Ell
,
O. B.
Shchekin
, and
D. G.
Deppe
,
Nature (London)
432
,
200
(
2004
).
12.
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 (London)
432
,
197
(
2004
).
13.
K.
Hennessy
,
A.
Badolato
,
M.
Winger
,
D.
Gerace
,
M.
Atature
,
S.
Gulde
,
S.
Falt
,
E. L.
Hu
, and
A.
Imamoglu
,
Nature (London)
445
,
896
(
2007
).
14.
D.
Englund
,
A.
Faraon
,
I.
Fushman
,
N.
Stoltz
,
P.
Petroff
, and
J.
Vučković
,
Nature (London)
450
,
857
(
2007
).
15.
K.
Srinivasan
and
O.
Painter
,
Nature (London)
450
,
862
(
2007
).
16.
J.
Vučković
,
M.
Lončar
,
H.
Mabuchi
, and
A.
Scherer
,
Phys. Rev. E
65
,
016608
(
2001
).
17.
T.
Tanabe
,
M.
Notomi
,
S.
Mitsugi
,
A.
Shinya
, and
E.
Kuramochi
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
151112
(
2005
).
18.
M.
Lončar
,
A.
Scherer
, and
Y.
Qiu
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
4648
(
2003
).
19.
D.
Erickson
,
S.
Mandal
,
A. H. J.
Yang
, and
B.
Cordovez
,
Microfluid. Nanofluid.
4
,
33
(
2008
).
20.
C.
Sauvan
,
G.
Lecamp
,
P.
Lalanne
, and
J.
Hugonin
,
Opt. Express
13
,
245
(
2005
).
21.
A. R.
Md Zain
,
N. P.
Johnson
,
M.
Sorel
, and
R. M.
De La Rue
,
Opt. Express
16
,
12084
(
2008
).
22.
M. W.
McCutcheon
and
M.
Lončar
,
Opt. Express
16
,
19136
(
2008
).
23.
M.
Notomi
,
E.
Kuramochi
, and
H.
Taniyama
,
Opt. Express
16
,
11095
(
2008
).
24.
M. L.
Povinelli
,
M.
Loncar
,
M.
Ibanescu
,
E. J.
Smythe
,
S. G.
Johnson
,
F.
Capasso
, and
J. D.
Joannopoulos
,
Opt. Lett.
30
,
3042
(
2005
).
25.
M.
Eichenfield
,
R.
Camacho
,
J.
Chan
,
K. J.
Vahala
, and
O.
Painter
, arXiv:0812.2953v1.
26.
J. S.
Foresi
,
P. R.
Villeneuve
,
J.
Ferrera
,
E. R.
Thoen
,
G.
Steinmeyer
,
S.
Fan
,
J. D.
Joannopoulos
,
L. C.
Kimerling
,
H. I.
Smith
, and
E. P.
Ippen
,
Nature (London)
390
,
143
(
1997
).
27.
A. F.
Koenderink
,
M.
Kafesaki
,
B. C.
Buchler
, and
V.
Sandoghdar
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
153904
(
2005
).
28.
P.
Lalanne
and
J. P.
Hugonin
,
IEEE J. Quantum Electron.
39
,
1430
(
2003
).
29.
P. B.
Deotare
,
M.
Khan
, and
M.
Loncar
,
Proc. SPIE
7205
,
7205
(
2009
).
30.
M. W.
McCutcheon
,
G. W.
Rieger
,
I. W.
Cheung
,
J. F.
Young
,
D.
Dalacu
,
S.
Frédérick
,
P. J.
Poole
,
G. C.
Aers
, and
R. L.
Williams
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
221110
(
2005
).
31.
K.
Rivoire
,
A.
Faraon
, and
J.
Vučković
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
063103
(
2008
).
32.
V.
Pacradouni
,
W. J.
Mandeville
,
A. R.
Cowan
,
J. F.
Young
, and
S. R.
Johnson
,
Opt. Quantum Electron.
34
,
161
(
2002
).
33.
S.
Fan
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
908
(
2002
).
You do not currently have access to this content.