Waveguide-plasmon polaritons enhance transverse magneto-optical Kerr effect

Magneto-optical effects in ferrimagnetic or ferromagnetic materials are usually too weak for potential applications. The transverse magneto-optical Kerr effect (TMOKE) in ferromagnetic films is typically on the order of 0.1%. Here, we demonstrate experimentally the enhancement of TMOKE due to the interaction of particle plasmons in gold nanowires with a photonic waveguide consisting of magneto- optical material, where hybrid waveguide-plasmon polaritons are excited. We achieve a large TMOKE that modulates the transmitted light intensity by 1.5%, accompanied by high transparency of the system. Our concept may lead to novel devices of miniaturized photonic circuits and switches, which are controllable by an external magnetic field

Hybrid organic–inorganic materials for integrated optoelectronic devices

Organische Leuchtdioden (OLEDs) zählen zu den Lichtquellen der Zukunft. Aus OLEDs bestehende Displays zeichnen sich durch brilliante Farben und hohen Kontrast aus. Im Beleuchtungssektor eingesetzt, fallen OLEDs durch angenehme Farbtemperaturen und hohe Effizienzen auf. Dies ist der Erfolg einer konsequenten Weiterentwicklung von OLEDs im vergangenen Jahrzehnt. OLEDs sind wenige hundert Nanometer dicke, inkohärente Lichtquellen mit Lambertscher Abstrahlcharakteristik. Eine ihrer Besonderheiten besteht in der Unabhängigkeit von speziellen Substraten. Einzig eine glatte Substrat-Oberfläche ist erforderlich. Dies macht OLEDs zu einer interessanten Lichtquelle für integrierte optische Systeme. In diesen sind Lichtquellen, Wellenleiter und weitere Bauteile wie Modulatoren oder optische Isolatoren auf einem Chip vereint. Eine Anwendung von Bismut-Eisen-Granat (BIG) als Wellenleiter in Kombination mit OLEDs erscheint hoch interessant. Das magnetooptische BIG verfügt über einen sehr hohen Brechungsindex und ist außerdem das Material mit der höchsten bekannten Faraday-Rotation bei Raumtemperatur. Aufgrund seiner nichtlinearen optischen Eigenschaften würde der Einsatz von BIG in integrierten optischen Systemen eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen. Um BIG als Wellenleiter nutzen zu können, muss das eingekoppelte Licht jedoch linear polarisiert sein. Durch den Einbau einer semitransparenten Metallschicht in eine OLED kann deren Abstrahlcharakteristik theoretisch so verändert werden, dass linear polarisiertes Licht unter einem engen Raumwinkel emittiert wird. Da in einer derart modifizierten OLED das Licht in einem doppelten Spiegelsystem aus Metallfilm und Kathode, der Microcavity gefangen ist, wird sie als Microcavity-OLED bezeichnet. Diese wurden entwickelt, um schmälere Emissionspektren zu erhalten und so die Farbreinheit der OLEDs zu verbessern. Durch die richtige Wahl der Parameter ist es außerdem möglich, das Verhältnis von s- zu p-polarisierter Emission zu verschieben. Dies würde Microcavity-OLEDs als Lichtquellen für den Einsatz in Hybridsystemen aus OLEDs und BIG-basierten magnetooptischen Bauteilen prädestinieren. Ziel dieser Arbeit war der Aufbau eines solchen Hybridsystems: Mit der Verknüpfung von einem Wellenleiter aus Granatmaterial und einer Microcavity-OLED sollte ein magnetooptischer Modulator realisiert werden.A device containing a microcavity organic light-emitting diode (OLED) and a magneto optically active bismuth iron garnet (BIG) Bi3Fe5O12 waveguide combines a planar source for polarized light generation with the material exhibiting the highest known Faraday-rotation at room temperature. To build such a device an optimization of garnets and OLEDs has to be done. For a good functionality of the device it is essential to maximize the light coupled from the OLED into the waveguide and to seperate s- and p-polarized emitted light. To optimize the OLED emission numerical simulations have been performed where material and thickness of the metal anode, as well as the thickness of the hole and the electron conducting layers were varied. The stacks with the best separation of s- and p-polarized light and the highest coupling into the waveguide were determined, fabricated and characterized regarding their electrical and optical properties. OLEDs have to be deposited on plane surfaces for exhibiting low leakage currents and thus being functional. In order to get plane and crack free BIG surfaces the garnet growth and surface formation were examined on various gadolinium gallium garnet (GGG) Gd3Ga5O12 and buffered non-garnet substrates. GGG substrates with different cuts and lattice constants were characterized as well as yttrium iron garnet (YIG) Y3Fe5O12 and GGG buffered sapphire, silicon and fused silica substrates. The garnet had to be structured to fabricate a planar waveguide. Therefore laser structuring and plasma etching techniques were utilized. The structured garnets were characterized regarding the wall roughness. The optical constants of YIG and BIG were determined from films deposited on silicon using ellipsometric measurements. The combination of microcavity OLED and garnet waveguide resulted in an integrated magneto-optical modulator whose functionality has been proven by applying an external magnetic field and measuring the rotation of the polarized light

Extracting the emitter orientation in organic light-emitting diodes from external quantum efficiency measurements

Emitter orientation will play a major role in future applications of organic light-emitting diodes due to its strong impact on the efficiency of the devices. Up to now, determining the orientation of transition dipole moments required elaborate angular-dependent measurements of the light emission pattern. In this paper, we present a simplified and straightforward method to extract the emitter orientation from external quantum efficiency measurements. We demonstrate the validity of the method on three different dye-doped emitting systems