CN102163802A - 垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体光电子器件技术领域，公开了一种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，该结构包括一个二维准周期光子晶体结构，该二维准周期光子晶体结构采用在垂直腔面发射激光器顶部半导体材料上刻蚀的圆形孔或椭圆形孔，且孔内填充低折射率材料。利用本发明，可以通过耦合波实现光腔之间的并行耦合，提高耦合效率，实现对远场发散角的调制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电子器件技术领域，尤其涉及一种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构。
背景技术
垂直腔面发射激光器是光网络信息传输、光互联、光存储和激光打印的关键器件，特别是光子晶体垂直腔面发射激光器，已成为近年来垂直腔面发射激光器方面研究的焦点之一，利用光子晶体引入的弱折射率变化形成一个弱折射率波导结构选择基横模输出，抑制高阶模。但是具有单摸特性的单个垂直腔面发射激光器很难获得较大的功率，而耦合的激光阵列提供了提高单模输出功率并进一步降低光束发散角的一种途径。
根据文献1：“A.J.Danner，J.C.Lee，J.J.Raftery，Jr.N.Yokouchi andK.D.Choquette Electro.Lett.，2003(39)：1323”、文献2：“Anjin Liu，Wei Chen，Mingxin Xing，Wenjun Zhou，Hongwei Qu，and Wanhua Zheng，Appl.Phys.Lett.，2010(96)：151103”中公开报道的方法，在垂直腔面发射激光器表面打孔，形成光子晶体结构，改变垂直腔面发射激光器表面的有效折射率，并制作点缺陷，使之耦合来得到较大功率的远场，具有很大的优越性。
目前垂直腔面发射激光器调制光场主要是借助于正方晶格或者三角晶格光子晶体，但准晶结构应用的比较少。同时人们的各种应用对垂直腔面发射激光器的性能提出了更高更多的要求，特别是军事、医学、航空航天应用上，因此要实现高功率、低发散角的垂直腔面发射激光器及其阵列，除了必须优化现有光子晶体垂直腔面发射激光器的设计和制作之外，还必须进一步寻找合适的结构。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，以解决垂直腔面发射激光器顶部晶体结构的设计与制作问题，达到同时实现对光束有较高并行耦合效率和较低发散角的目的。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，该准周期光子晶体结构包括一二维准周期光子晶体结构，该二维准周期光子晶体结构采用在垂直腔面发射激光器顶部半导体材料上刻蚀的圆形孔或椭圆形孔。
上述方案中，所述二维准周期光子晶体结构是十二重准周期晶格排列。
上述方案中，所述二维准周期光子晶体结构具有比二维周期性光子晶体结构高的旋转对称性，周期性光子晶体中只能存在1重、2重、3重、4重、6重这5种旋转轴。
上述方案中，该准周期光子晶体结构是并行耦合的。
上述方案中，所述在垂直腔面发射激光器顶部的半导体材料为GaAs/AlGaAs材料，或为InP/InGaAsP材料，孔内材料的折射率相应的小于GaAs/AlGaAs材料或InP/InGaAsP材料的折射率。
上述方案中，该准周期光子晶体结构作为垂直腔面发射激光器耦合阵列的基元。
上述方案中，该准周期光子晶体结构用于对垂直腔面发射激光器的远场进行调制，降低远场发散角。
上述方案中，该准周期光子晶体结构用于对光子晶体光纤激光器的远场进行调制，降低远场发散角。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，由于准周期光子晶体对光场的调控作用，可以实现对光场强度和光束发散角的同时调制，而这种结构的准周期光子晶体结构简洁、易于制备。
2、本发明提供的这种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，对点缺陷之间的光束能实现较高的耦合效率。
附图说明
图1为本发明提供的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构的示意图。
图2为本发明提供的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构的俯视示意图。
图3为本发明十二重准周期光子晶体结构的Ex近场分布的水平截面图。
图4(a)为本发明提供的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构的远场分布水平截面图，图4(b)为远场分布竖直截面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构的示意图，该准周期光子晶体结构包括一二维准周期光子晶体结构，该二维准周期光子晶体结构采用在垂直腔面发射激光器顶部半导体材料上刻蚀的圆形孔或椭圆形孔。
其中，所述二维准周期光子晶体结构是十二重准周期晶格排列。所述二维准周期光子晶体结构具有比二维周期性光子晶体结构高的旋转对称性，周期性光子晶体中只能存在1重、2重、3重、4重、6重这5种旋转轴。该准周期光子晶体结构是并行耦合的。所述在垂直腔面发射激光器顶部的半导体材料为GaAs/AlGaAs材料，或为InP/InGaAsP材料。该准周期光子晶体结构作为垂直腔面发射激光器耦合阵列的基元。该准周期光子晶体结构用于对垂直腔面发射激光器的远场进行调制，降低远场发散角。该准周期光子晶体结构用于对光子晶体光纤激光器的远场进行调制，降低远场发散角。
如图2所示，图2为本发明提供的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构的俯视示意图。在垂直腔面发射激光器顶部刻蚀出如图2所示的、定义周期为Λ、占空比为r/Λ、深度为h的圆孔十二重准周期光子晶体结构。
图3为采用三维时域有限差分法模拟的垂直腔面发射激光器顶部Ex近场分布截面图，纵横坐标为近场划分的格点数。图4(a)为远场分布水平截面图，图4(b)为远场分布竖直截面图。
基于图1和图2所述的这种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，以下结合具体的实施例对本发明提供的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构进一步详细说明。
实施例
本实施例中垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构工作在波长826.9nm。本实施例采用图1所示垂直腔面发射激光器，下DBR为34.5层，上DBR为20.5层，顶部为准周期光子晶体结构作为光场调制单元，采用周期Λ＝5μm、占空比为r/A＝0.3、深度h＝1.254μm的如图2的圆孔十二重准周期光子晶体结构。
本实施例模拟计算得到的近场如图3所示，实现了缺陷腔的并行耦合。远场如图4所示。可以明显看出，远场发散角小于4度，实现了对远场发散角的调制。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，该准周期光子晶体结构包括一二维准周期光子晶体结构，该二维准周期光子晶体结构采用在垂直腔面发射激光器顶部半导体材料上刻蚀的圆形孔或椭圆形孔。
2.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，所述二维准周期光子晶体结构是十二重准周期晶格排列。
3.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，所述二维准周期光子晶体结构具有比二维周期性光子晶体结构高的旋转对称性，周期性光子晶体中只能存在1重、2重、3重、4重、6重这5种旋转轴。
4.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，该准周期光子晶体结构是并行耦合的。
5.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，所述在垂直腔面发射激光器顶部的半导体材料为GaAs/AlGaAs材料，或为InP/InGaAsP材料，孔内材料的折射率相应的小于GaAs/AlGaAs材料或InP/InGaAsP材料的折射率。
6.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，该准周期光子晶体结构作为垂直腔面发射激光器耦合阵列的基元。
7.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，该准周期光子晶体结构用于对垂直腔面发射激光器的远场进行调制，降低远场发散角。
8.根据权利要求1所述的垂直腔面发射激光器顶部的准周期光子晶体结构，其特征在于，该准周期光子晶体结构用于对光子晶体光纤激光器的远场进行调制，降低远场发散角。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019106396A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位相変調層設計方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030235229A1 (en) * | 2002-06-19 | 2003-12-25 | Hongyu Deng | Vertical cavity surface emitting laser using photonic crystals |
| US20040013157A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-01-22 | Hongyu Deng | High power single mode vertical cavity surface emitting laser |
| CN101304158A (zh) * | 2007-05-07 | 2008-11-12 | 佳能株式会社 | 垂直腔表面发射激光器 |
| CN100456049C (zh) * | 2007-01-26 | 2009-01-28 | 北京大学 | 一种制备二维光子晶体或光子准晶的方法 |
-
2011
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030235229A1 (en) * | 2002-06-19 | 2003-12-25 | Hongyu Deng | Vertical cavity surface emitting laser using photonic crystals |
| US20040013157A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-01-22 | Hongyu Deng | High power single mode vertical cavity surface emitting laser |
| CN100456049C (zh) * | 2007-01-26 | 2009-01-28 | 北京大学 | 一种制备二维光子晶体或光子准晶的方法 |
| CN101304158A (zh) * | 2007-05-07 | 2008-11-12 | 佳能株式会社 | 垂直腔表面发射激光器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 20040614 Kengo Nozaki Quasiperiodic photonic crystal microcavity lasers 第4875-4877页 1-8 第84卷, 第24期 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019106396A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位相変調層設計方法 |
| JP7015684B2 (ja) | 2017-12-08 | 2022-02-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 位相変調層設計方法 |
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