We describe the design, fabrication, and spectroscopy of coupled, high quality (Q) factor silicon nanobeam photonic crystal cavities. We show that the single nanobeam cavity modes are coupled into even and odd superposition modes, and we simulate the frequency and Q factor as a function of nanobeam spacing, demonstrating that a differential wavelength shift of 70 nm between the two modes is possible while maintaining Q factors greater than 106. For both on substrate and freestanding nanobeams, we experimentally monitor the response of the even mode as the gap is varied, and measure Q factors as high as 2×105.

1.
B. S.
Song
,
S.
Noda
,
T.
Asano
, and
Y.
Akahane
,
Nature Mater.
4
,
207
(
2005
).
2.
E.
Kuramochi
,
M.
Notomi
,
S.
Mitsugi
,
A.
Shinya
,
T.
Tanabe
, and
T.
Watanabe
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
041112
(
2006
).
3.
T.
Tanabe
,
M.
Notomi
,
E.
Kuramochi
,
A.
Shinya
, and
H.
Taniyama
,
Nat. Photonics
1
,
49
(
2007
).
4.
O.
Painter
,
R. K.
Lee
,
A.
Scherer
,
A.
Yariv
,
J. D.
O’Brien
,
P. D.
Dapkus
, and
I.
Kim
,
Science
284
,
1819
(
1999
).
5.
M.
Loncar
,
T.
Yoshie
,
A.
Scherer
,
P.
Gogna
, and
Y. M.
Qiu
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
2680
(
2002
).
6.
T.
Tanabe
,
M.
Notomi
,
S.
Mitsugi
,
A.
Shinya
, and
E.
Kuramochi
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
151112
(
2005
).
7.
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
).
8.
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
).
9.
D.
Englund
,
A.
Faraon
,
I.
Fushman
,
N.
Stoltz
,
P.
Petroff
, and
J.
Vučković
,
Nature (London)
450
,
857
(
2007
).
10.
M.
Lončar
,
A.
Scherer
, and
Y.
Qiu
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
4648
(
2003
).
11.
A.
Di Falco
,
L.
O’Faolain
, and
T. F.
Krauss
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
063503
(
2009
).
12.
S. -H.
Kwon
,
T.
Sunner
,
M.
Kamp
, and
A.
Forchel
,
Opt. Express
16
,
11709
(
2008
).
13.
A.
Yariv
,
Y.
Xu
,
R. K.
Lee
, and
A.
Scherer
,
Opt. Lett.
24
,
711
(
1999
).
14.
M.
Notomi
,
E.
Kuramochi
, and
T.
Tanabe
,
Nat. Photonics
2
,
741
(
2008
).
15.
M. L.
Povinelli
,
M.
Loncar
,
M.
Ibanescu
,
E. J.
Smythe
,
S. G.
Johnson
,
F.
Capasso
, and
J. D.
Joannopoulos
,
Opt. Lett.
30
,
3042
(
2005
).
16.
J.
Chan
,
M.
Eichenfield
,
R.
Camacho
, and
O.
Painter
,
Opt. Express
17
,
3802
(
2009
).
17.
M.
Eichenfield
,
R.
Camacho
,
J.
Chan
,
K. J.
Vahala
, and
O.
Painter
,
Nature (London)
459
,
550
(
2009
).
18.
M.
Povinelli
,
S.
Johnson
,
M.
Loncar
,
M.
Ibanescu
,
E.
Smythe
,
F.
Capasso
, and
J.
Joannopoulos
,
Opt. Express
13
,
8286
(
2005
).
19.
P. T.
Rakich
,
M. A.
Popovic
,
M.
Soljacic
, and
E. P.
Ippen
,
Nat. Photonics
1
,
658
(
2007
).
20.
C.
Sauvan
,
G.
Lecamp
,
P.
Lalanne
, and
J. P.
Hugonin
,
Opt. Express
13
,
245
(
2005
).
21.
A. R. M.
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.
P. B.
Deotare
,
M. W.
McCutcheon
,
I. W.
Frank
,
M.
Khan
, and
M.
Loncar
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
121106
(
2009
).
24.
M.
Notomi
,
E.
Kuramochi
, and
H.
Taniyama
,
Opt. Express
16
,
11095
(
2008
).
25.
M.
Notomi
,
H.
Taniyama
,
S.
Mitsugi
, and
E.
Kuramochi
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
023903
(
2006
).
26.
M. A.
Popovic
,
C.
Manolatou
, and
M. R.
Watts
,
Opt. Express
14
,
1208
(
2006
).
27.
K.
Foubert
,
L.
Lalouat
,
B.
Cluzel
,
E.
Picard
,
D.
Peyrade
,
E.
Delamadeleine
,
F.
de Fornel
, and
E.
Hadji
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
251103
(
2008
).
28.
V. R.
Almeida
,
Q.
Xu
,
C. A.
Barrios
, and
M.
Lipson
,
Opt. Lett.
29
,
1209
(
2004
).
29.
K.
Srinivasan
and
O.
Painter
,
Opt. Express
10
,
670
(
2002
).
30.
P. B.
Deotare
,
M.
Khan
, and
M.
Loncar
,
Proc. SPIE
7205
,
7205A
(
2009
).
31.
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
).
32.
K.
Srinivasan
,
P. E.
Barclay
,
M.
Borselli
, and
O.
Painter
,
Phys. Rev. B
70
,
081306
(
2004
).
33.
M.
Notomi
,
A.
Shinya
,
S.
Mitsugi
,
E.
Kuramochi
, and
H. -Y.
Ryu
,
Opt. Express
12
,
1551
(
2004
).
You do not currently have access to this content.