CN115548873B

CN115548873B - 光子晶体激光器及其制备方法

Info

Publication number: CN115548873B
Application number: CN202211532616.4A
Authority: CN
Inventors: 顾俊逸; 陈子豪; 朱晓琪; 彭超
Original assignee: Micro Source Photonics Shenzhen Technology Co ltd
Current assignee: Micro Source Photonics Shenzhen Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2042-12-02
Also published as: CN115548873A

Abstract

一种光子晶体激光器及其制备方法，该制备方法包括：形成第一种类型的半导体掺杂层薄膜、阻蚀剂层；采用压印模板对阻蚀剂层进行纳米压印，将压印模板的图案转移到阻蚀剂层，对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案；以阻蚀剂层图案为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层；该光子晶体层包括光子晶体部，其包括阵列排布的多个通孔、中心区域和外围区域，多个通孔包括分别在中心区域和在外围区域阵列排布的第一通孔和第二通孔；第一通孔和第二通孔的相对排布密度不同，在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100，采用纳米压印技术形成光子晶体部有助于提升生产效率、降低生产成本。

Description

光子晶体激光器及其制备方法

技术领域

本公开的实施例涉及一种光子晶体激光器，以及光子晶体激光器的制备方法。

背景技术

光子晶体是由不同的介质按周期或者准晶结构排列形成的材料，二维光子晶体由于相对容易制造，而且其二维结构能够充分表现出光子晶体的特性，受到了研究者们广泛的关注。通常的光子晶体层的结构是在高介电常数的薄膜中形成周期性排列的小孔，在周期性排列的小孔中填充低介电常数的材料，以得到具有周期性排列的小孔的光子晶体层。

光子晶体层是光子晶体激光器的重要组成部分，光子晶体激光器具备功率高、可靠性强、寿命长、体积小、品质因数高、发散角度小、光谱线宽窄、适用于多波长单模工作等特性以及成本低等诸多优点，其在激光器泵浦、医疗、通信等领域具有极高的应用价值。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种光子晶体激光器以及光子晶体激光器的制备方法，该光子晶体激光器中包括的光子晶体部采用纳米压印技术形成，本公开的实施例提供的光子晶体激光器的制备方法有助于提升光子晶体激光器的生产效率、降低生产成本，对光子晶体激光器的工业化生产具有重要的意义。

本公开至少一实施例提供一种光子晶体激光器，该光子晶体激光器包括：光子晶体部，其中，所述光子晶体部包括阵列排布的多个通孔，所述光子晶体部包括中心区域和环绕所述中心区域的外围区域，所述多个通孔包括在所述中心区域阵列排布的第一通孔和在所述外围区域阵列排布的第二通孔；所述第一通孔的相对排布密度与所述第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个所述第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，任意相邻的两个所述第一通孔之间的最小距离为第二间距；任意相邻的两个所述第二通孔之间的最小距离为第三间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距小于所述第三间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距大于所述第三间距。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，任意相邻的所述第一通孔和所述第二通孔之间的最小距离为第四间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第四间距大于所述第二间距且小于所述第三间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第四间距大于所述第三间距且小于所述第二间距。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，在所述中心区域和所述外围区域之间还包括过渡区域，所述通孔还包括在所述过渡区域中阵列排布的第三通孔，任意相邻的两个所述第三通孔之间的最小距离为第五间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距小于所述第五间距，且所述第五间距小于所述第三间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距大于所述第五间距，且所述第五间距大于所述第三间距。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，相邻的所述第三通孔和所述第一通孔之间的最小距离为第六间距，相邻的所述第三通孔和所述第二通孔之间的最小距离为第七间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第六间距小于所述第五间距，且所述第五间距小于所述第七间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第六间距大于所述第五间距，且所述第五间距大于所述第七间距。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的平面形状相同且平面尺寸相同。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，所述第一通孔呈矩阵排列，呈矩阵排列的所述第一通孔的整体的外轮廓形状为四边形，所述第二通孔分设在所述四边形的各条边的远离所述中心区域的中心的一侧，且所述第二通孔包围所述呈矩阵排列的所述第一通孔的整体。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，所述第一通孔形成的矩形阵列为方形阵列，所述中心区域的平面形状为正方形；所述外围区域包括四个边区域和四个角区域，所述四个边区域与所述四个角区域的形状均为矩形；所述四个边区域每个的靠近所述中心区域的长边分别与所述中心区域的四个边对齐排列且长度相等；所述四个角区域分别位于所述中心区域的四个角的远离所述正方形的中心的方向上，且所述四个角区域每个的相邻的两个边分别和与之相邻的两个边区域的与之靠近的短边对齐排列且长度相等。

例如，在本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器中，所述四个边区域均为由Na×Nb个所述第二通孔排列成的矩形区域，所述四个角区域均为由Nb×Nb个所述第二通孔排列成的方形区域，Na和Nb均为正整数。

例如，本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器还包括有源层和设置在所述有源层和所述光子晶体部之间的第一介质层，其中，所述有源层配置为发射光与作为光增益介质。

例如，本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器还包括设置在所述光子晶体部的远离所述第一介质层的一侧的第二介质层，其中，每个所述通孔沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端和第二端，所述第一端与所述第一介质层连接，所述第二端与所述第二介质层连接。

例如，本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器还包括：n型衬底；依次设置在所述n型衬底上的n型半导体重掺杂层和n型半导体掺杂层；依次设置在所述有源层的远离所述n型衬底的一侧的p型半导体掺杂层和p型半导体重掺杂层；设置在所述p型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧的p型电极层；以及设置在所述n型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧且与所述n型半导体掺杂层间隔设置的n型电极层；其中，所述有源层设置在所述n型半导体掺杂层的远离所述n型衬底的一侧；所述p型半导体重掺杂层配置为所述第二介质层；所述p型半导体掺杂层配置为所述光子晶体部和所述第一介质层。

例如，本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器还包括：n型衬底；依次设置在所述n型衬底上的n型半导体重掺杂层和n型半导体掺杂层；依次设置在所述有源层的远离所述n型衬底的一侧的p型半导体掺杂层和p型半导体重掺杂层；设置在所述p型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧的p型电极层，以及设置在所述n型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧且与所述n型半导体掺杂层间隔设置的n型电极层；其中，所述有源层设置在所述n型半导体掺杂层的远离所述n型衬底的一侧；所述n型半导体重掺杂层配置为所述第二介质层；所述n型半导体掺杂层配置为所述光子晶体部和所述第一介质层。

本公开至少一实施例还提供一种光子晶体激光器的制备方法，该制备方法包括：提供衬底基板；在所述衬底基板上形成第一种类型的半导体掺杂层薄膜；在所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层；采用压印模板对所述阻蚀剂层进行纳米压印，以将所述压印模板的图案转移到所述阻蚀剂层，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案；以所述阻蚀剂层图案为掩膜对所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除所述阻蚀剂层图案；其中，所述光子晶体层包括：阵列排布的多个通孔，所述光子晶体层包括中心区域和环绕所述中心区域的外围区域，所述多个通孔包括在所述中心区域阵列排布的第一通孔和在所述外围区域阵列排布的第二通孔；所述第一通孔的相对排布密度和所述第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个所述第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括：在所述衬底基板上形成有源层薄膜；在所述有源层薄膜和所述光子晶体层之间形成第一介质层薄膜；其中，所述有源层薄膜配置为发射光与作为光增益介质。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括：在所述光子晶体层的远离所述第一介质层薄膜的一侧形成第二介质层薄膜，其中，所述第二介质层薄膜的材料为第一种类型的半导体的重掺杂材料，每个所述通孔沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端和第二端，所述第一端与所述第一介质层薄膜连接，所述第二端与所述第二介质层薄膜连接。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括：在所述衬底基板上形成第二种类型的半导体掺杂层薄膜，其中，所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜和所述有源层薄膜与所述光子晶体层设置在所述衬底基板的同一表面，且所述有源层薄膜夹设在所述光子晶体层和所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜之间。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括在所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜的远离所述有源层薄膜的一侧形成第二种类型的半导体重掺杂层薄膜。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜为p型半导体掺杂层薄膜，所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜为n型半导体掺杂层薄膜，在以所述阻蚀剂层图案为掩膜对所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺形成光子晶体层的过程中，还包括在所述光子晶体层的靠近所述衬底基板的一侧形成第一介质层薄膜，且所述光子晶体层和所述第一介质层为一体结构。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括在所述第二介质层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成硬掩膜，在所述硬掩膜的远离所述衬底基板的一侧形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案，以所述光刻胶图案为掩膜对所述硬掩膜进行构图并去除所述光刻胶图案，以形成硬掩膜图案，以所述硬掩膜图案为掩膜对所述第二介质层薄膜、所述光子晶体层、所述第一介质层薄膜、所述有源层薄膜和第二种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以分别形成第二介质层、光子晶体部、第一介质层、有源层和第二种类型的半导体掺杂层，且所述第二种类型的半导体掺杂层在所述衬底基板上的正投影的边缘与所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜在所述衬底基板上的正投影的边缘之间均存在间隙。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括去除所述硬掩膜图案，在所述第二介质层的远离所述衬底基板的一侧形成p型电极层，且在所述间隙中在所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成n型电极层。

例如，在本公开至少一实施例提供的制备方法中，所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜为n型半导体掺杂层薄膜，所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜为p型半导体掺杂层薄膜，所述制备方法还包括：在所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成硬掩膜，在所述硬掩膜的远离所述衬底基板的一侧形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案，以所述光刻胶图案为掩膜对所述硬掩膜进行构图并去除所述光刻胶图案，以形成硬掩膜图案，以所述硬掩膜图案为掩膜对所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜、所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜、所述有源层薄膜、所述第一介质层薄膜和所述光子晶体层薄膜进行构图工艺以分别形成第二种类型的半导体重掺杂层、第二种类型的半导体掺杂层、有源层、第一介质层和光子晶体部，且所述光子晶体部在所述衬底基板上的正投影的边缘与所述第一种类型的半导体重掺杂层薄膜在所述衬底基板上的正投影的边缘之间均存在间隙。

例如，本公开至少一实施例提供的制备方法还包括：去除所述硬掩膜图案，在所述第二种类型的半导体重掺杂层的远离所述衬底基板的一侧形成p型电极层，且在所述间隙中在所述第一种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成n型电极层。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为本公开至少一实施例提供一种光子晶体激光器的框图；

图2为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体部的平面结构示意图；

图3为本公开至少一实施例提供的再一种光子晶体部的平面结构示意图；

图4为图2中光子晶体部的中间区域的局部放大结构示意图；

图5为图2中的虚线限定区域A的放大结构示意图；

图6为图3中的虚线限定区域B的放大结构示意图；

图7为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体部的平面结构示意图；

图8为图7中虚线限定区域C的放大结构示意图；

图9为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体部的平面结构示意图；

图10为图9中虚线限定区域D的放大结构示意图；

图11为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体部的平面结构示意图；

图12为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的截面结构示意图；

图13为本公开至少一实施例提供的再一种光子晶体激光器的截面结构示意图；

图14为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的流程图；

图15A-图15E为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的过程图；

图16为本公开至少一实施例提供的再一种光子晶体激光器的制备方法的流程图；

图17A-图17H为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的过程图；

图18为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体激光器的制备方法的流程图；以及

图19A-图19I为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的过程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

光子晶体激光器具备功率高、可靠性强、寿命长、体积小、品质因数高、发散角度小、光谱线宽窄、适用于多波长单模工作以及成本低等诸多优点，其在各个领域中具有非常多的应用。本公开的发明人发现，目前的光子晶体激光器普遍存在激发阈值偏高，峰值功率偏低的问题，主要原因在于载流子分布的优化不足，光限制因子较小，且目前光子晶体激光器主要采用电子束曝光（Electron Beam Lithography，EBL）的方式制备形成，但是电子束曝光的生产方式存在制备成本高、设备成本高且生产效率低等问题，因此，可以考虑在平衡鲁棒性和品质因数（Q值）等的基础上，采用纳米压印技术制备光子晶体层，来降低光子晶体激光器的生产成本并提高生产效率，并使得该制备方法可以适用于大规模生产光子晶体激光器。

需要说明的是，光子晶体激光器的鲁棒性是指光子晶体激光器在不确定性的扰动下，具有保持某种性能不变的能力。品质因数（Q值）是评定激光器（包括光子晶体激光器）中光学谐振腔质量好坏的指标。Q值的定义为在激光谐振腔内，储存的总能量与腔内单位时间损耗的能量之比。Q=2πνW/(dw/dt)，其中，W为腔内储存的总能量，dW/dt为光子能量的损耗速率，即单位时间内损耗的能量，ν为激光的中心频率。

例如，本公开至少一实施例提供一种光子晶体激光器，该光子晶体激光器包括光子晶体部，该光子晶体部包括阵列排布的多个通孔，光子晶体部包括中心区域和环绕中心区域的外围区域，多个通孔包括在中心区域阵列排布的第一通孔和在外围区域阵列排布的第二通孔，该第一通孔的相对排布密度和第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100，即本公开的实施例中采用纳米压印的方法制备的光子晶体部的中心区域中的相邻的两个第一通孔之间的第一间距是存在波动的，且任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差在以上范围内可以实现在保证高的鲁棒性和高品质因数（Q值）等的基础上，采用纳米压印技术制备光子晶体部，来降低生产成本并提高生产效率，并适用于大规模生产，从而不需要采用电子束曝光生产出第一间距的方差为大于0且小于1的光子晶体部。此外，电子束曝光的方法极大的降低了生产效率，并提高了生产成本，且并不能保证鲁棒性，采用电子束曝光的方法制备的光子晶体部的品质因数相对于纳米压印技术制备的光子晶体部也没有明显的提高，因此，综合考虑采用纳米压印技术制备光子晶体激光器包括的光子晶体部可以在保证性能的基础上提高生产效率。

例如，图1为本公开至少一实施例提供一种光子晶体激光器的框图，如图1所述，该光子晶体激光器10包括光子晶体部100。光子晶体部100的工作原理是：在光子晶体部中由于光的折射率的周期性变化产生了光带隙结构，从而由光带隙结构控制光在光子晶体部中的运动，即光子晶体部在高折射率材料的某些位置周期性的出现低折射率。高折射率的材料和低折射率的材料交替排列形成周期性结构就可以产生光子晶体带隙（BandGap，类似于半导体中的禁带），而周期性排列的低折射率位点之间的距离大小相同，导致了一定距离大小的光子晶体部只对一定频率的光波产生能带效应，也就是说只有某种频率的光才会在某种周期距离一定的光子晶体中被完全禁止传播。

例如，图2为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体部的平面结构示意图，如图2所示，该光子晶体部100包括阵列排布的多个通孔101。如图2所示，该多个通孔101成阵列排布，在图2中，以每个通孔101的平面形状为圆形为例进行说明。在图2中，每个圆形的直径是相等的，即每个通孔101的平面尺寸是相等的。当然，本公开的实施例不限于此，每个通孔101的平面形状还可以为椭圆形、三角形、正六边形、不规则图形或多个图形的组合，本公开的实施例对此不作限制，只要能够满足通孔101呈阵列排布且易于用纳米压印的方式形成即可。

需要说明的是，当通孔101的平面形状为圆形时，纳米压印工艺中采用的压印模板能够压印的图形为圆形；当通孔101的平面形状为三角形时，纳米压印工艺中采用的压印模板能够压印的图形为三角形；当通孔101的平面形状为椭圆形时，纳米压印工艺中采用的压印模板能够压印的图形为椭圆形；当通孔101的平面形状为正六边形时，纳米压印工艺中采用的压印模板能够压印的图形为正六边形，即根据所形成通孔101的平面形状不同，所选择的纳米压印的模板可压印的图形的形状不同。例如，在同一个光子晶体部中，一部分通孔101和另一部分通孔101也可以具有不同的平面形状，或者具有不同的平面尺寸，在本公开的实施例中只需要根据所要形成的通孔的图案选择合适的纳米压印模板即可，而且纳米压印模板的种类很多，可以很容易地满足不同的图案需求。纳米压印模板的成本较低，对于形成具有不同的平面形状或者不同的平面尺寸的通孔的光子晶体部也只是在一次压印工艺中形成，其他的工艺条件均不变。但是，对于通常采用的电子束曝光的工艺，曝光所需的时间较长，从而会降低工作效率并增加生产成本。

例如，图2中是以每个通孔101的形状均为圆柱形，每个通孔101的平面形状均为圆形，且每个圆形的直径相同为例进行说明的。在一个示例中，沿着每个通孔101各自的延伸方向，每个通孔101的尺寸是相等的或者大致相等的。以下主要以通孔101的平面形状均为圆形为例进行说明。

例如，在其他的示例中，该通孔101的形状也可以是椭圆柱形，即每个通孔101的平面形状为椭圆形，每个椭圆形的长轴相等，短轴也相等；该通孔101的形状也可以是三棱柱形，即每个通孔101的平面形状为三角形，任意两个三角形的三条边分别对应相等。当然，在其他的实施例中，该通孔101还可以具有其他的形状，本公开的实施例对此不作限定。

例如，如图2所示，该光子晶体部100包括中心区域102和环绕中心区域102的外围区域103。例如，图2中是以中心区域102和外围区域103的平面形状均为矩形为例进行说明的，在外围区域103中的通孔101仅包围了位于中心区域102的通孔101的四个边区域，在角区域处未包围。当然，本公开的实施例对此不作限定，也可以在角区域处对中心区域102进行包围，或者，外围区域103整体的形状也可以不是多个矩形，还可以是圆环形、正方形环、椭圆形等，只要能够抑制光子晶体部的中心区域102的能量从外围区域103泄漏或者控制光子晶体部的中心区域102的能量向外围区域103辐射即可。

例如，如图2所示，多个通孔101包括在中心区域102阵列排布的第一通孔101a和在外围区域103阵列排布的第二通孔101b，该第一通孔101a的相对排布密度和第二通孔101b的相对排布密度不同，具体地，在图2中，第一通孔101a的相对排布密度大于第二通孔101b的相对排布密度。例如，在图2中，在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔101a之间的第一间距d1的方差的范围为1~100。即本公开的实施例中采用纳米压印的方法制备的光子晶体部的中心区域中的相邻的两个第一通孔101a之间的第一间距d1是存在波动的，且任意相邻的两个第一通孔101a之间的第一间距d1的方差在以上范围内可以实现在保证高的鲁棒性和高品质因数（Q值）等的基础上，采用纳米压印技术制备光子晶体部，来降低生产成本并提高生产效率，并适用于大规模生产，从而不需要采用电子束曝光生产出第一间距的方差大于0且小于1的光子晶体部，这样极大的降低了生产效率，并提高了生产成本，且并不能保证鲁棒性和品质因数相对于纳米压印技术制备光子晶体部有明显的提高。

需要说明的是，方差是指每个样本值与全体样本值的平均数之差的平方值的平均数，是用来衡量离散程度的。

例如，图3为本公开至少一实施例提供的再一种光子晶体部的平面结构示意图，如图3所示，该光子晶体部100包括中心区域102和环绕中心区域102的外围区域103。例如，图3也是以中心区域102和外围区域103的平面形状均为矩形为例进行说明的，在外围区域103中的通孔101仅包围了位于中心区域102的通孔101的四个边区域，在角区域处未包围。当然，本公开的实施例对此不作限定，也可以在角区域处对中心区域进行包围，或者，外围区域整体的形状也可以不是多个矩形，还可以是圆环形、正方形环、椭圆化形等，只要能够抑制光子晶体部的中心区域102的能量从外围区域103泄漏或者控制光子晶体部的中心区域102的能量向外围区域103辐射即可。

例如，如图3所示，多个通孔101包括在中心区域102阵列排布的第一通孔101a和在外围区域103阵列排布的第二通孔101b，在图3中，第一通孔101a的相对排布密度小于第二通孔101b的相对排布密度。例如，在图3中，在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔101a之间的第一间距d1的方差的范围为1~100。

需要说明的是，任意相邻的两个第一通孔101a之间的第一间距d1的方差的范围可以为1~10，15~20，25~29，30~35，36~42，45~50，51~65，66~72，73~80，81~88，89~95，或者96~100，本公开的实施例对此不作限定。

需要说明的是，第一通孔101a和第二通孔101b的平面形状和平面尺寸相同时，第一通孔101a的相对排布密度是指单位面积内第一通孔101a的数量，第二通孔101b的相对排布密度是指单位面积内第二通孔101b的数量。第一通孔101a和第二通孔101b的形状或者尺寸不相同时，根据第一通孔101a和第二通孔101b的平面的面积进行等价换算，例如，一个第一通孔101a的平面面积等价于2个第二通孔101b平面面积时，第一通孔101a的相对排布密度是指2倍于单位面积内的第一通孔101a的数量，第二通孔101b的相对排布密度是指单位面积内的第二通孔101b的数量，或者，一个第一通孔101a的平面面积等价于0.5个第二通孔101b的平面面积时，第一通孔101a的相对排布密度是指单位面积内的第一通孔101a的数量，第二通孔101b的相对排布密度是指2倍于单位面积内的第二通孔101b的数量。即一个第一通孔101a的平面面积等价于n个第二通孔101b平面面积时，且n大于1时，第一通孔101a的相对排布密度是指n倍于单位面积内第一通孔101a的数量，第二通孔101b的相对排布密度是指单位面积内的第二通孔101b的数量；n大于0且小于1时，一个第一通孔101a的平面面积等价于n个第二通孔101b的平面面积时，第一通孔101a的相对排布密度是指单位面积内的第一通孔101a的数量，第二通孔101b的相对排布密度是指1/n倍于单位面积内的第二通孔101b的数量。

例如，在一个示例中，第一通孔101a的整体的相对排布密度和第二通孔101b的整体的相对排布密度不同，且第一通孔101a的单位面积的相对排布密度和第二通孔101b的整体的相对排布密度也不同。

例如，在一个示例中，尽管图3中第一通孔101a和第二通孔101b的相对排布密度不同，图3中的第一通孔101a和第二通孔101b也可以在同一纳米压印工艺步骤中完成；尽管图4中第一通孔101a和第二通孔101b的相对排布密度不同，图4中的第一通孔101a和第二通孔101b也可以在同一纳米压印工艺步骤中完成，制备图3和图4中的第一通孔101a和第二通孔101b不会增加工艺步骤，也不会增加生产成本。

例如，图4为图2中光子晶体部的中间区域的局部放大结构示意图，如图4所示，采用纳米压印的方式形成该第一通孔101a，该第一通孔101a呈矩阵排列，即第一通孔101a在X轴方向上和Y轴方向上分别排列，且X轴和Y轴限定的平面即为第一通孔101a的顶面所在的平面，垂直于X轴和Y轴限定的平面的方向即为光子晶体激光器的厚度方向，也即通孔101的延伸方向。

例如，如图4所示，在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔101a之间具有第一间距d1，该第一间距d1可以在一定范围内进行波动。例如，当X轴方向为第一方向时，在第一方向上相邻的两个第一通孔101a之间的距离可以分别为d11a、d12a和d13a，则第一间距d1的方差D1a的计算公式为：D1a=[ (d11a-d1a’)²+(d12a-d1a’)²+(d13a-d1a’)²]/3，其中，d1a’为d11a、d12a和d13a的平均值，如果在第一方向上有n个第一间距d1，且n为大于等于1的自然数时，则第一间距d1的方差D1a的计算公式为：D1a=[ (d11a-d1a’)²+(d12a-d1a’)²+(d13a-d1a’)²···+(d1na-d1a’)²]/n，其中，d1a’为d11a、d12a…d1na的平均值。当Y轴方向为第二方向时，在第二方向上相邻的两个第一通孔101a之间的距离可以分别为d11b、d12b和d13b，则第一间距d1的方差D1b的计算公式为：D1b=[ (d11b-d1b’)²+(d12b-d1b’)²+(d13b-d1b’)²]/3，其中，d1b’为d11b、d12b和d13b的平均值，如果在第一方向上有n个第一间距d1，且n为大于等于1的自然数时，则第一间距d1的方差D1b的计算公式为：D1b=[(d11b-d1b’)²+(d12b-d1b’)²+(d13b-d1b’)²···+(d1nb-d1b’)²]/n，其中，d1b’为d11b、d12b…d1nb的平均值。D1a 和D1b的数值可以不同，所述方差的取值是一个范围。

例如，在其他的示例中，当该通孔的形状为椭圆柱形时，即每个通孔101的平面形状为椭圆形，第一间距d1为在同一方向上相邻的两个椭圆形的中心之间的距离；当该通孔的形状为三棱柱形时，即每个通孔101的平面形状为三角形，第一间距d1为在同一方向上相邻的两个三角形的重心之间的距离，然后再基于上述公式计算在同一方向上的第一间距d1的方差。

例如，图5为图2中的虚线限定区域A的放大结构示意图，该虚线限定区域A中包括第一通孔101a和第二通孔101b，如图5所示，任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离为第二间距d2。需要说明的是，任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离是指，任意相邻的两个第一通孔101a沿着不同的方向具有不同的尺寸，在这些不同的尺寸中最小的尺寸即为任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离。在图5中，在第一方向X上相邻的两个第一通孔101a之间的距离均小于在第二方向Y上相邻的两个第一通孔101a之间的距离，即在第一方向X上相邻的两个第一通孔101a之间的距离最小为d2。

例如，在图5中，任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离为第三间距d3。类似地，任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离是指，任意相邻的两个第二通孔101b沿着不同的方向具有不同的尺寸，在这些不同的尺寸中最小的尺寸即为任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离。在图5中，在第二方向Y上相邻的两个第二通孔101b之间的距离均小于在第一方向X上相邻的两个第二通孔101b之间的距离，即在第二方向Y上相邻的两个第二通孔101b之间的距离最小为d3，且在图5中，第一通孔101a的相对排布密度大于第二通孔101b的相对排布密度，第二间距d2小于第三间距d3。

例如，在图5中，左边虚线框中的靠近右侧的一列第一通孔101a和图5中右边虚线框中的靠近左侧的一列第二通孔101b分别相邻设置，任意相邻的第一通孔101a和第二通孔101b之间的最小距离为第四间距d4，该第四间距d4大于第二间距d2且小于第三间距d3，即沿着从外围区域103到中心区域102的方向，相邻的第一通孔101a之间的最小距离、相邻的第一通孔101a和第二通孔101b之间的最小距离、相邻的第二通孔101b之间的最小距离逐渐减小。

需要说明的是，在图5的其他变形中，还可以是在第一方向X上，沿着从外围区域103到中心区域102的方向，相邻的第一通孔101a之间的间距是逐渐减小的，相邻的第二通孔101b之间的间距也是逐渐减小的，从而使得在第一方向X上沿着从外围区域103到中心区域102的方向，相邻的通孔101（包括第一通孔101a和第二通孔101b）之间的距离是逐渐减小的。

例如，图6为图3中的虚线限定区域B的放大结构示意图，该虚线限定区域B中包括第一通孔101a和第二通孔101b，如图6所示，任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离为第二间距d2。需要说明的是，任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离是指，任意相邻的两个第一通孔101a沿着不同的方向具有不同的尺寸，在这些不同的尺寸中最小的尺寸即为任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离。在图6中，在第一方向X上相邻的两个第一通孔101a之间的距离均小于在第二方向Y上相邻的两个第一通孔101a之间的距离，即在第一方向X上相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离为d2。

例如，在图6中，任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离为第三间距d3。类似地，任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离是指，任意相邻的两个第二通孔101b沿着不同的方向具有不同的尺寸，在这些不同的尺寸中最小的尺寸即为任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离。在图6中，在第二方向Y上相邻的两个第二通孔101b之间的距离均小于在第一方向X上相邻的两个第二通孔101b之间的距离，即在第二方向Y上相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离为d3，且在图6中，第一通孔101a的相对排布密度小于第二通孔101b的相对排布密度，第二间距d2大于第三间距d3。

例如，在图6中，左边虚线框中的靠近右侧的一列第二通孔101b和图6中右边虚线框中的靠近左侧的一列第一通孔101a分别相邻设置，任意相邻的第一通孔101a和第二通孔101b之间的最小距离为第四间距d4，该第四间距d4大于第三间距d3且小于第二间距d2。

例如，在图6中，该第二间距d2是在第一方向X上的间距，该第三间距d3是在第二方向Y上的间距，该第四间距d4是在第一方向X和第二方向Y所形成的平面上与第一方向和第二方向均存在一定的夹角的方向，该方向根据相邻的第一通孔101a和第二通孔101b的排布情况确定。

需要说明的是，在图6的其他变形中，还可以是在第一方向X上，沿着从外围区域103到中心区域102的方向，相邻的第一通孔101a之间的间距是逐渐增大的，相邻的第二通孔101b之间的间距也是逐渐增大的，除了相邻的第一通孔101a和第二通孔101b之间的距离不是沿着从外围区域103到中心区域102的方向之外，其他的相邻的通孔101之间的间距都可以是在第一方向X上沿着从外围区域103到中心区域102的方向的间距，即在图6中不考虑相邻的第一通孔101a和第二通孔101b，沿着从外围区域103到中心区域102的方向，其他的相邻的通孔101之间的间距是可以逐渐增大的。

例如，图7为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体部的平面结构示意图，如图7所示，该光子晶体部100包括中心区域102和环绕中心区域102的外围区域103，以及在中心区域102和外围区域103之间的过渡区域104。例如，图7是以中心区域102、过渡区域104和外围区域103的平面形状均为矩形为例进行说明的，在外围区域103中的通孔101仅包围了位于中心区域102的通孔的四个边区域，在角区域处未包围。当然，本公开的实施例对此不作限定，也可以在角区域处对中心区域进行包围。

例如，图8为图7中虚线限定区域C的放大结构示意图，结合图7和图8，该通孔101还包括在过渡区域104中阵列排布的第三通孔101c，任意相邻的两个第三通孔101c之间的最小距离为第五间距d5，任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离为第二间距d2，任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离为第三间距d3。例如，在图7和图8中，该第一通孔101a的相对排布密度大于第二通孔101b的相对排布密度，第三通孔101c的相对排布密度大于第二通孔101b的相对排布密度且小于第一通孔101a的相对排布密度，该第二间距d2小于第五间距d5，且第五间距d5小于第三间距d3。

例如，如图8所示，相邻的第三通孔101c和第一通孔101a之间的最小距离为第六间距d6，相邻的第三通孔101c和第二通孔101b之间的最小距离为第七间距d7，该第六间距d6小于第五间距d5且大于第二间距d2，该第七间距d7大于第五间距d5，且小于第三间距d3，该种设置可以使得外围区域和过渡区域能够将中心区域进行充分的包裹，中间设置的过渡区域中的第三通孔101c的周期性和外围区域中的第二通孔101b的周期性以及中心区域102的第一通孔101a的周期性均不同，从而使得过渡区域对二维光子晶体微腔中的能量泄漏或者辐射进行了进一步地阻挡，以更充分地抑制二维光子晶体微腔中的能量从外围区域泄漏或者控制二维光子晶体微腔中能量向外围区域辐射，而且，该种设置还可以使得鲁棒性提高。

例如，图9为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体部的平面结构示意图，如图9所示，该光子晶体部100包括中心区域102和环绕中心区域102的外围区域103，以及在中心区域102和外围区域103之间的过渡区域104。例如，图9是以中心区域102、过渡区域104和外围区域103的平面形状均为矩形为例进行说明的，在外围区域103中的通孔101仅包围了位于中心区域102的通孔的四个边区域，在角区域处未包围。当然，本公开的实施例对此不作限定，也可以在角区域处对中心区域进行包围。

例如，图10为图9中虚线限定区域D的放大结构示意图，结合图9和图10所示，该通孔101还包括在过渡区域104中阵列排布的第三通孔101c，任意相邻的两个第三通孔101c之间的最小距离为第五间距d5，任意相邻的两个第一通孔101a之间的最小距离为第二间距d2，任意相邻的两个第二通孔101b之间的最小距离为第三间距d3。例如，在图9和图10中，该第一通孔101a的相对排布密度小于第二通孔101b的相对排布密度，第三通孔101c的相对排布密度小于第二通孔101b的相对排布密度且大于第一通孔101a的相对排布密度，该第二间距d2大于第五间距d5，且第五间距d5大于第三间距d3。

例如，如图10所示，相邻的第三通孔101c和第一通孔101a之间的最小距离为第六间距d6，相邻的第三通孔101c和第二通孔101b之间的最小距离为第七间距d7，该第六间距d6大于第五间距d5且小于第二间距d2，该第七间距d7小于第五间距d5，且大于第三间距d3。

例如，在图10中，该第二间距d2、第三间距d3、第五间距d5和第七间距d7均是在第一方向X上的间距，该第六间距d6是在第一方向X和第二方向Y所形成的平面上与第一方向X和第二方向Y均存在一定的夹角的方向上的间距，该方向根据相邻的第三通孔101c和第一通孔101a的排布情况确定。

例如，在图7、图8、图9和图10所示的结构中，第一通孔101a、第二通孔101b和第三通孔101c的平面形状相同且平面尺寸相同，在图7、图8、图9和图10中均是以通孔101的形状为圆柱形，平面形状为圆形为例进行说明的，对于其他形状或者尺寸的通孔101，上述各个间距可以根据以上的相关描述进行设定，在此不再赘述。

例如，图11为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体部的平面结构示意图，如图11所示，第一通孔101a呈矩阵排列，呈矩阵排列的第一通孔101a的整体的外轮廓形状为四边形，第二通孔101b分设在四边形的各条边的远离中心区域102的中心的一侧，且第二通孔101b包围呈矩阵排列的第一通孔101a的整体，从而使得第一通孔101a形成的矩阵的周边都被第二通孔101b包围，这样可以更充分地抑制二维光子晶体微腔中的能量从外围区域103泄漏或者控制二维光子晶体微腔中能量向外围区域103辐射。

例如，如图11所示，第一通孔101a形成的阵列为方形阵列，中心区域102的平面形状为正方形；外围区域103包括四个边区域103a和四个角区域103b，四个边区域103a与四个角区域103b的形状均为矩形；四个边区域103a每个的靠近中心区域102的长边分别与中心区域102的四个边对齐排列且长度相等；四个角区域103b分别位于中心区域102的四个角的远离正方形的中心的方向上，且四个角区域103b每个的相邻的两个边分别和与之相邻的两个边区域103a的与之靠近的短边对齐排列且长度相等。

例如，如图11所示，四个边区域103a均为由Na×Nb个第二通孔101b排列成的矩形区域，四个角区域103b均为由Nb×Nb个第二通孔101b排列成的矩形区域，Na和Nb均为正整数，且Na大于Nb。例如，在图11中，Na为12，Nb为4，中心区域102包括12*12个第一通孔101a，边区域103a包括12*4个第二通孔101b，角区域103b包括4*4个第二通孔101b，当然，本公开的实施例不限于此，Na和Nb还可以是其他的数值，Na也可以小于Nb，或者Na等于Nb。

需要说明的是，中心区域102中的第一通孔101a的尺寸、相邻的两个第一通孔101a之间的距离以及Na的值均可以改变。四个边区域103a和四个角区域103b中的第二通孔103b的尺寸、数量以及相邻的第二通孔103b之间的距离均可以调节，通过调节边区域103a和角区域103b内的上述特征即可实现抑制光子晶体激光器包括的微腔中的能量从边区域103a和角区域103b泄漏或者控制光子晶体激光器包括的微腔中的能量向边区域103a和角区域103b辐射。

例如，在一个示例中，通过调整边区域103a和角区域103b中相邻的第二通孔103b之间的距离、外围区域中第二通孔103b的尺寸、边区域103a和角区域103b以及中心区域102之间的间隔中的至少之一，即可形成光子晶体激光器包括的微腔的禁带，从而实现将能量约束在中心区域102中，抑制微腔的侧边能量的泄漏。

例如，在一个示例中，通过单独调整侧边任意方向对应的边区域103a和角区域103b内第二通孔103b的尺寸和/或相邻的第二通孔103b之间的距离，可以控制光子晶体激光器包括的微腔中的能量的泄漏，从而可以实现将光子晶体激光器包括的微腔中的能量向侧边任意方向进行辐射。

例如，在一个示例中，通过单独调整侧边任意方向对应的边区域103a和角区域103b内的第二通孔103b的数量，如去除部分第二通孔103b，可控制光子晶体激光器包括的微腔中能量在该方向上的泄漏，从而可以实现将光子晶体激光器包括的微腔的能量向侧边的任意方向进行辐射。

例如，本公开的实施例中光子晶体部100的结构设计，可以抑制光子晶体部100上下面的能量辐射以及侧边能量的泄漏，将能量约束在光子晶体激光器包括的微腔中，以提高光子晶体激光器的品质因数Q。同时，通过破坏光子晶体激光器包括的微腔的部分能量抑制条件可以控制能量向任意方向进行辐射，以实现光子晶体激光器包括的微腔中的能量与微腔外的光学结构的能量耦合。

例如，图12为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的截面结构示意图，如图12所示，该光子晶体激光器10还包括有源层105和设置在有源层105和光子晶体部100之间的第一介质层106。例如，该有源层105配置为发射光与作为光增益介质，有源层105的材料包括荧光材料。

例如，如图12所示，该光子晶体激光器10还包括设置在光子晶体部100的远离第一介质层106的一侧的第二介质层107，其中，每个通孔101（包括第一通孔101a和第二通孔101b）沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端1011和第二端1012，该第一端1011与第一介质层106连接，第二端1012与第二介质层107连接。即第一介质层106和第二介质层107对通孔101进行封闭。该第一介质层106的折射率为n1，第二介质层107的折射率为n2。例如，该第一介质层106和第二介质层107具有空穴传输或者电子传输的功能。

例如，如图12所示，该通孔101中填充有折射率为n0的介质，该介质可以是气体(例如，空气)、固体或者液体材料。在一个示例中，该通孔101中填充的介质也可以是与光子晶体部100的材料相同的介质。

本公开的实施例对通孔101中填充的介质的折射率n0、第一介质层106的折射率n1、第二介质层107的折射率n2的大小关系不作限定，在实际的应用中，可以根据需要将通孔101中填充的介质、第一介质层106和第二介质层107设置成具有相同的折射率或者不同的折射率，本公开的实施例对此不作限定。

例如，在本公开的实施例中，通孔101中介质的填充率和介质的填充形状也可以按照按需求进行调整，例如，在一个示例中，可以选择填充通孔101的下半部分或者仅填充通孔101的一侧，或者按照其他任意填充方式对通孔101进行填充。第一介质层106、光子晶体部100和第二介质层107的材料以及通孔101中填充的介质的材料可以是具有光增益或者无光增益的材料。

例如，如图12所示，该光子晶体激光器10还包括：n型衬底201，依次设置在n型衬底201上的n型半导体重掺杂层202和n型半导体掺杂层203，依次设置在有源层105的远离n型衬底201的一侧的p型半导体掺杂层204和p型半导体重掺杂层205，设置在p型半导体重掺杂层205的远离n型衬底201的一侧的p型电极层206；以及设置在n型半导体重掺杂层202的远离n型衬底201的一侧且与该n型半导体掺杂层203间隔设置的n型电极层207，该有源层105设置在n型半导体掺杂层203的远离n型衬底201的一侧，p型半导体重掺杂层205配置为该第二介质层107，该p型半导体掺杂层204配置为光子晶体部100和第一介质层106。

例如，在图12所示的结构中，该光子晶体部100和第一介质层106在同一工艺步骤中形成，且一体成型，均由p型半导体掺杂层204形成。需要说明的是，如果不在光子晶体部100下保留一层第一介质层106以使得p型半导体掺杂层204不被打穿，则在形成光子晶体部100的过程中可能会对有源层105造成损坏，从而会使得有源层105的发光和光增益的性能变弱。

例如，n型衬底201的材料包括但不限于GaAs、InP、GaSb或者GaN，或者，该n型衬底201还可以是通过将GaAs、InP、GaSb或者GaN形成的层结构键合或者倒装焊工艺键合在Si衬底上形成的衬底基板。

例如，有源层105的结构包括：量子阱、量子线或量子点；有源层105的材料包括但不限于：GaAs、AlGaAs、InGaAs、InGaAsP、GaAsP、AlGaInAs、或InGaN，该有源层105可用于提供光增益，增益谱峰值波长范围覆盖紫外到远红外波段。

例如，n型电极层207的材料包括Au、AuGe、AuGe/Au、AuGeNiAu等金属、金属合金或氧化铟锡（ITO）等透明导电材料。

例如，p型电极层206的材料包括但不限于Au、Ti、Pt、Cr等金属，TiPtAu、AuZnAu、NiAg或者CrAu等金属合金。例如，可以采用剥离方法、湿法腐蚀的方法或者干法刻蚀的方法制备该p型电极层206。例如，当采用干法刻蚀的方法时，所采用的气体不限于氟碳气体，而是基于氯气或者氢碘酸气体，此外，还需要将氩气、氙气灯惰性气体混合到氯气或者氢碘酸气体中，且氯气或者氢碘酸气体与惰性气体之间的比率大致为2:1。

例如，p型半导体重掺杂层205通过外延生长或键合的方式形成在光子晶体部100之上。

例如，该光子晶体激光器10的其他层结构的材料可以参见常规的材料进行选择，本公开的实施例对此不作限定。该光子晶体激光器10的各个层结构的厚度可以根据需要参见常规的设计，本公开的实施例对此不作限定。

需要说明的是，也可以在p型半导体重掺杂层205中形成通孔101以作为光子晶体部100。

例如，图12所示的光子晶体激光器10的工作方法包括：当向P型电极层206施加正电压时，空穴从p型半导体重掺杂层205注入至有源层105，并将电子从n型半导体重掺杂层202注入至有源层105。当空穴和电子（载流子）注入有源层105时，载流子复合以发射光。发射的光的波长由包括在有源层105中的半导体层的能带间隙限定。

例如，p型半导体重掺杂层205、光子晶体层204到n型半导体重掺杂层202构成多层介质层结构，有源层105中发射的光激发介质层光学模式，其消逝光部分光到达光子晶体部100，并与光子晶体部100的周期性结构发生衍射作用。当光学模式的波长与光子晶体部100中光子晶体的制定周期存在限定匹配关系时，层状结构与光子晶体产生稳定谐振模式，成为激光器激射模式。

例如，图13为本公开至少一实施例提供的再一种光子晶体激光器的截面结构示意图，如图13所示，该光子晶体激光器10还包括：n型衬底201，依次设置在n型衬底201上的n型半导体重掺杂层202和n型半导体掺杂层203，依次设置在有源层105的远离n型衬底201的一侧的p型半导体掺杂层204和p型半导体重掺杂层205，设置在p型半导体重掺杂层205的远离n型衬底201的一侧的p型电极层206，以及设置在n型半导体重掺杂层202的远离n型衬底201的一侧且与n型半导体掺杂层203间隔设置的n型电极层207；该有源层105设置在n型半导体掺杂层203的远离n型衬底201的一侧；n型半导体重掺杂层202配置为该第二介质层107，n型半导体掺杂层203配置为该光子晶体部100和第一介质层106。

例如，在图13所示的结构中，在光子晶体部100和有源层105之间需要专门设置一层第一介质层106，该第一介质层106也可以由n型半导体掺杂材料形成，以防止形成具有通孔101的光子晶体部100之后再形成有源层105的过程中有源层105的材料将光子晶体部100中的通孔101进行填充。此外，如果不在n型半导体掺杂层203和有源层105之间专门设置一层第一介质层106，也不利于有源层105的外延生长。

例如，图13所示的光子晶体激光器10的工作方法包括：当向P型电极层206施加正电压时，空穴从p型半导体重掺杂层205注入至有源层105，并将电子从n型半导体重掺杂层202注入至有源层105。当空穴和电子（载流子）注入有源层105时，载流子复合以发射光。发射的光的波长由包括在有源层105中的半导体层的能带间隙限定。

例如， p型半导体重掺杂层205、光子晶体层204到n型半导体重掺杂层202构成多层介质层结构，有源层105中发射的光激发介质层光学模式，其消逝光部分光到达光子晶体部100，并与光子晶体部100的周期性结构发生衍射作用。当光学模式的波长与光子晶体部100中光子晶体的制定周期存在限定匹配关系时，层状结构与光子晶体产生稳定谐振模式，成为激光器激射模式。

例如，图13所示的光子晶体激光器10包括的各个层结构的材料和厚度可以参见上述图12中的相关描述，在此不再赘述。

例如，在本公开的实施例中，图12和图13示出的光子晶体激光器10包括单模光子晶体激光器和多模光子晶体激光器。

本公开至少一实施例还提供一种光子晶体激光器的制备方法，该制备方法包括：提供衬底基板，在衬底基板上形成第一种类型的半导体掺杂层薄膜在第一种类型的半导体掺杂层薄膜上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层，采用压印模板对阻蚀剂层进行纳米压印，以将压印模板的图案转移到阻蚀剂层，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案，以阻蚀剂层图案为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除阻蚀剂层图案；该光子晶体层包括：阵列排布的多个通孔，光子晶体层还包括中心区域和环绕中心区域的外围区域，多个通孔包括在中心区域阵列排布的第一通孔和在外围区域阵列排布的第二通孔，该第一通孔的相对排布密度和第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100，采用纳米压印技术制备光子晶体层，可以降低生产成本并提高生产效率，并适用于大规模生产，从而不需要采用电子束曝光生产出第一间距的方差大于0且小于1的光子晶体层，且采用电子束曝光的方法会极大的降低生产效率，并提高生产成本，且并不能保证鲁棒性，此外，采用电子束曝光的方法制备的光子晶体层的品质因数相对于纳米压印技术制备的光子晶体层也没有明显的提高。

例如，图14为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的流程图，如图14所示，该制备方法包括如下步骤。

S11：提供衬底基板。

S12：在衬底基板上形成第一种类型的半导体掺杂层薄膜。

S13：在第一种类型的半导体掺杂层薄膜上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层。

S14：采用压印模板对阻蚀剂层进行纳米压印，以将压印模板的图案转移到阻蚀剂层，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案。

S15：以阻蚀剂层图案为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除阻蚀剂层图案，其中，该光子晶体层包括阵列排布的多个通孔，光子晶体层包括中心区域和环绕中心区域的外围区域，多个通孔包括在中心区域阵列排布的第一通孔和在外围区域阵列排布的第二通孔，该第一通孔的相对排布密度和第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

例如，通过该方法形成的光子晶体层包括的光子晶体部的平面结构可以参见上述图2-图11中的任意一个。结合上述图2-图11，该光子晶体部100包括：阵列排布的多个通孔101，光子晶体部100包括中心区域102和环绕中心区域102的外围区域103，多个通孔101包括在中心区域102阵列排布的第一通孔101a和在外围区域103阵列排布的第二通孔101b，该第一通孔101a的相对排布密度和第二通孔101b的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔101a之间的第一间距d1的方差的范围为1~100。

例如，图15A-图15E为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的过程图。

如图15A所示，提供衬底基板301，该衬底基板可以是n型衬底，n型衬底的材料包括但不限于GaAs、InP、GaSb或者GaN，或者，该n型衬底还可以是通过将GaAs、InP、GaSb或者GaN形成的层结构键合或者倒装焊工艺键合在Si衬底上形成的衬底基板。

例如，如图15B所示，在衬底基板301上形成第一种类型的半导体掺杂层薄膜302。例如，该第一种类型的半导体掺杂层薄膜302可以是n型半导体掺杂层薄膜，也可以是p型半导体掺杂层薄膜。例如，可以通过外延生长的方式形成该第一种类型的半导体掺杂层薄膜302。

例如，如图15C所示，在第一种类型的半导体掺杂层薄膜302上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层303。例如，可以通过在第一种类型的半导体掺杂层薄膜302上涂抹液态的阻蚀剂，然后对液态的阻蚀剂进行预固化处理以使其处于非自由流动状态，即为半固体状态，且可以保证后续压印模板304可以将其图案转移到阻蚀剂层303上。例如，对阻蚀剂进行预固化处理的方法包括采用紫外光照射的方法或者降温固化的方法。

例如，如图15D所示，采用压印模板304对阻蚀剂层303进行纳米压印，以将压印模板304的图案转移到阻蚀剂层303，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案305。即在图15D中完成了将压印模板304的图案向阻蚀剂层303转移的过程。例如，该阻蚀剂层图案305对第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行覆盖的部分即为第一种类型的半导体掺杂层薄膜保留的部分，没有覆盖的部分即为刻蚀掉的部分。例如，该纳米压印技术包括紫外纳米压印技术、或者热纳米压印技术。例如，对阻蚀剂层303进行固化的方法包括采用紫外光照射的方法或者降温固化的方法。

例如，在一个示例中，对阻蚀剂层303进行纳米压印的技术为紫外纳米压印技术，对阻蚀剂层303进行固化的方法为采用紫外光照射的方法；在另一个示例中，对阻蚀剂层303进行纳米压印的技术热纳米压印技术，对阻蚀剂层303进行固化的方法为降温固化的方法。

例如，如图15E所示，以阻蚀剂层图案305为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜302进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除阻蚀剂层图案305，该光子晶体层包括的光子晶体部100的平面结构可以参见上述图2-图11，在此不再赘述。

需要说明的是，在图15E中是保留了第一种类型的半导体掺杂层薄膜302的靠近衬底基板301的一部分作为第一介质层的情况，在其他的实施例中，可以是将第一种类型的半导体掺杂层薄膜302刻穿，对第一种类型的半导体掺杂层薄膜302的靠近衬底基板301的部分不进行保留。

例如，还需要说明的是，该第一种类型的半导体掺杂层薄膜可以是第一种类型的半导体重掺杂层薄膜。

例如，图16为本公开至少一实施例提供的再一种光子晶体激光器的制备方法的流程图，如图16所示，该制备方法包括如下步骤。

S21：提供衬底基板，在衬底基板上依次形成第二种类型的半导体重掺杂层薄膜、第二种类型的半导体掺杂层薄膜、有源层薄膜和第一种类型的半导体掺杂层薄膜。

S22：在第一种类型的半导体掺杂层薄膜上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层。

S23：采用压印模板对阻蚀剂层进行纳米压印，以将压印模板的图案转移到阻蚀剂层，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案。

S24：以阻蚀剂层图案为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层和第一介质层薄膜，并去除阻蚀剂层图案，其中，该第一介质层薄膜在光子晶体层的靠近衬底基板的一侧，该光子晶体层包括阵列排布的多个通孔，光子晶体层包括的光子晶体部包括中心区域和环绕中心区域的外围区域，多个通孔包括在中心区域阵列排布的第一通孔和在外围区域阵列排布的第二通孔，该第一通孔的相对排布密度和第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

S25：在光子晶体层的远离衬底基板的一侧依次形成第一种类型的半导体重掺杂层薄膜、硬掩膜和光刻胶层。

S26：对光刻胶层进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案，以光刻胶图案为掩膜对硬掩膜进行构图并去除光刻胶图案，以形成硬掩膜图案。

S27：以硬掩膜图案为掩膜对第一种类型的半导体重掺杂层薄膜、光子晶体层、第一介质层薄膜、有源层薄膜和第二种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以分别形成第二介质层、光子晶体部、第一介质层、有源层和第二种类型的半导体掺杂层，且第二种类型的半导体掺杂层在衬底基板上的正投影的边缘与第二种类型的半导体重掺杂层薄膜在衬底基板上的正投影的边缘之间均存在间隙。

S28：去除硬掩膜图案，在第二介质层的远离衬底基板的一侧形成p型电极层，且在间隙中在第二种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离衬底基板的一侧形成n型电极层。

例如，图17A-图17H为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的过程图。

例如，如图17A所示，提供衬底基板301，在衬底基板301上依次形成第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306、第二种类型的半导体掺杂层薄膜307、有源层薄膜308和第一种类型的半导体掺杂层薄膜302。

例如，该第一种类型的半导体掺杂层薄膜302为p型半导体掺杂层薄膜，第二种类型的半导体掺杂层薄膜307为n型半导体掺杂层薄膜，第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306为n型半导体重掺杂层薄膜。该n型半导体重掺杂层薄膜306、n型半导体掺杂层薄膜307、有源层薄膜308和p型半导体掺杂层薄膜302在衬底基板301上依次层叠设置。例如，可以通过外延生长的方式形成该p型半导体掺杂层薄膜。

例如，由该有源层薄膜308形成的有源层可以发射光，并且可以作为光增益介质，该有源层薄膜308的材料可以参见上述中的相关设计，在此不再赘述。

例如，如图17B所示，在第一种类型的半导体掺杂层薄膜302上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层303，即在n型半导体掺杂层薄膜302上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层303。例如，可以通过在n型半导体掺杂层薄膜302上涂抹液态的阻蚀剂，然后对液态的阻蚀剂进行预固化处理以使其处于非自由流动状态，即为半固体状态，且可以保证后续提及的压印模板304可以将其图案转移到阻蚀剂层303上。例如，对阻蚀剂进行预固化处理的方法包括采用紫外光照射的方法或者降温固化的方法。

例如，如图17C所示，采用压印模板304对阻蚀剂层303进行纳米压印，以将压印模板304的图案转移到阻蚀剂层303，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案305。

例如，该纳米压印技术包括紫外纳米压印技术、或者热纳米压印技术。

例如，对阻蚀剂层303进行固化的方法包括采用紫外光照射的方法或者降温固化的方法。

例如，如图17D所示，以阻蚀剂层图案305为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜302（p型半导体掺杂层薄膜）进行构图工艺以形成光子晶体层和第一介质层薄膜309，并去除阻蚀剂层图案305，该第一介质层薄膜309在光子晶体层的靠近衬底基板301的一侧，该光子晶体层包括的光子晶体部100的平面结构可以参见上述图2-图11所示，在此不再赘述。

例如，利用纳米压印技术制作的光子晶体部包括各种形状的孔、孔阵、各种形状的纳米沟槽、及其各种纳米结构的组合，本公开的实施例对此不作限定。

例如，在以阻蚀剂层图案305为掩膜对p型半导体掺杂层薄膜进行构图工艺形成光子晶体层的过程中，同时在光子晶体层的靠近衬底基板301的一侧形成了第一介质层薄膜309，且光子晶体层和第一介质层薄膜309为一体结构。该第一介质层薄膜309具有一定的厚度，且在对应于通孔101的区域也是保留的，即该第一介质层薄膜309是连续的一层结构。

例如，如图17D所示，该第一介质层薄膜309形成在有源层薄膜308和光子晶体层100之间，该第一介质层薄膜309的存在可以防止将第一种类型的半导体掺杂层薄膜302被刻蚀穿，以防止对有源层薄膜308的性能造成影响。

例如，阻蚀剂层图案305对第一种类型的半导体掺杂层薄膜302进行覆盖的部分即为第一种类型的半导体掺杂层薄膜保留的部分，没有覆盖的部分即为被刻蚀掉的部分。

例如，如图17D所示，第二种类型的半导体掺杂层薄膜307和有源层薄膜308与光子晶体层100设置在衬底基板301的同一表面且层叠设置，且有源层薄膜308夹设在光子晶体层100和第二种类型的半导体掺杂层薄膜306之间，第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306在第二种类型的半导体掺杂层薄膜307的远离有源层薄膜308的一侧形成。

例如，如图17E所示，在光子晶体层的远离衬底基板301的一侧依次形成有第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310（p型半导体重掺杂层薄膜）、硬掩膜311和光刻胶层312。

例如，该第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310可以通过外延生长的方式形成在光子晶体层的表面。硬掩膜311的材料包括二氧化硅，可以通过外延生长或者涂覆的方式形成该硬掩膜311，然后在该硬掩膜311上涂覆光刻胶层312。

例如，如图17F所示，对光刻胶层312进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案313，以光刻胶图案313为掩膜对硬掩膜311进行构图并去除光刻胶图案313，以形成硬掩膜图案314。

例如，该预设区域即为光子晶体激光器的台面区域，可以通过电子束曝光及显影的方式定义光子晶体激光器的台面区域，然后刻蚀掉除台面区域之外的硬掩膜311的部分以形成硬掩膜图案314。

例如，如图17G所示，以硬掩膜图案314为掩膜对第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310（第二介质层薄膜）、光子晶体层、第一介质层薄膜309、有源层薄膜308和第二种类型的半导体掺杂层薄膜307（n型半导体掺杂层薄膜）进行构图工艺以分别形成第二介质层107、光子晶体部100、第一介质层106、有源层105和第二种类型的半导体掺杂层203（n型半导体掺杂层203），且第二种类型的半导体掺杂层203（n型半导体掺杂层203）在衬底基板301上的正投影的边缘与第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306（n型半导体重掺杂层薄膜）在衬底基板301上的正投影的边缘之间均存在间隙。即以硬掩膜图案314为掩膜刻蚀光子晶体激光器的台面，直到露出第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306，然后去除硬掩膜图案314。

例如，如图17G所示，该第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310可以作为第二介质层薄膜，该第二介质层薄膜通过后续的刻蚀工可以形成第二介质层107，结合图12，每个通孔101沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端1011和第二端1012，第一端1011与第一介质层106连接，第二端1012与第二介质层107连接。

例如，如图17H所示，去除硬掩膜图案314，在第二介质层107的远离衬底基板301的一侧形成p型电极层316，且在间隙中在第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306的远离衬底基板301的一侧形成n型电极层317。

例如，可以通过沉积p型电极材料的方式形成该p型电极层316，可以通过沉积n型电极材料的方式形成n型电极层317，本公开的实施例对此不作限制，只要能够制备得到p型电极层316和n型电极层317即可。

例如，通过图17A-图17H形成的光子晶体激光器的结构可以参见上述图12中的相关描述，在此不再赘述。

需要说明的是，该光子晶体部也可以在第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310中形成，此时需要将第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310和第一种类型的半导体掺杂层薄膜302的形成步骤进行交换即可，其他的工艺步骤不变。

例如，图18为本公开至少一实施例提供的又一种光子晶体激光器的制备方法的流程图，如图18所示，该制备方法包括如下步骤。

S31：提供衬底基板，在衬底基板上依次形成第一种类型的半导体重掺杂层薄膜和第一种类型的半导体掺杂层薄膜。

S32：在第一种类型的半导体掺杂层薄膜上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层。

S33：采用压印模板对阻蚀剂层进行纳米压印，以将压印模板的图案转移到阻蚀剂层，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案。

S34：以阻蚀剂层图案为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除阻蚀剂层图案，该光子晶体层包括阵列排布的多个通孔，光子晶体层包括的光子晶体部包括中心区域和环绕中心区域的外围区域，多个通孔包括在中心区域阵列排布的第一通孔和在外围区域阵列排布的第二通孔，该第一通孔的相对排布密度和第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

S35：在光子晶体层上外延生长形成第一介质层薄膜。

S36：在第一介质层薄膜的远离衬底基板的一侧依次形成第二种类型的半导体掺杂层薄膜、第二种类型的半导体重掺杂层薄膜、硬掩膜和光刻胶层。

S37：对光刻胶层进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案，以光刻胶图案为掩膜对硬掩膜进行构图并去除光刻胶图案，以形成硬掩膜图案。

S38：以硬掩膜图案为掩膜对第二种类型的半导体重掺杂层薄膜、第二种类型的半导体掺杂层薄膜、有源层薄膜、第一介质层薄膜和光子晶体层进行构图工艺以分别形成第二种类型的半导体重掺杂层、第二种类型的半导体掺杂层、有源层、第一介质层和光子晶体部，且光子晶体部在衬底基板上的正投影的边缘与第一种类型的半导体重掺杂层薄膜在衬底基板上的正投影的边缘之间均存在间隙。

S39：去除硬掩膜图案，在第二种类型的半导体重掺杂层的远离衬底基板的一侧形成p型电极层，且在间隙中在第一种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离衬底基板的一侧形成n型电极层。

例如，图19A-图19I为本公开至少一实施例提供的一种光子晶体激光器的制备方法的过程图。

例如，如图19A所示，提供衬底基板301，在衬底基板301上依次形成第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310和第一种类型的半导体掺杂层薄膜302。

例如，该第一种类型的半导体掺杂层薄膜302为n型半导体掺杂层薄膜，第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310为n型半导体重掺杂层薄膜。该n型半导体重掺杂层薄膜和n型半导体掺杂层薄膜在衬底基板301上依次层叠设置。例如，可以通过外延生长的方式形成该n型半导体重掺杂层薄膜和n型半导体掺杂层薄膜。后续提及的第二种类型的半导体掺杂层薄膜为p型半导体掺杂层。

例如，如图19B所示，在第一种类型的半导体掺杂层薄膜302上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层303，即在n型半导体掺杂层薄膜302上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层303。例如，可以通过在n型半导体掺杂层薄膜302上涂抹液态的阻蚀剂，然后对液态的阻蚀剂进行预固化处理以使其处于非自由流动状态，即为半固体状态，且可以保证压印模板304可以将其图案转移到阻蚀剂层303上。例如，对阻蚀剂进行预固化处理的方法包括采用紫外光照射的方法或者降温固化的方法。

例如，如图19C所示，采用压印模板304对阻蚀剂层303进行纳米压印，以将压印模板304的图案转移到阻蚀剂层303，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案305。

例如，在一个示例中，对阻蚀剂层303进行纳米压印的技术为紫外纳米压印技术，对阻蚀剂层303进行固化的方法为采用紫外光照射的方法；在另一个示例中，对阻蚀剂层303进行压印的技术热纳米压印技术，对阻蚀剂层303进行固化的方法为降温固化的方法。

例如，如图19D所示，以阻蚀剂层图案305为掩膜对第一种类型的半导体掺杂层薄膜302（n型半导体掺杂层薄膜）进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除阻蚀剂层图案305。该光子晶体层包括阵列排布的多个通孔，光子晶体层包括的光子晶体部包括中心区域和环绕中心区域的外围区域，多个通孔包括在中心区域阵列排布的第一通孔和在外围区域阵列排布的第二通孔，该第一通孔的相对排布密度和第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

例如，如图19E所示，在光子晶体层上外延生长形成第一介质层薄膜309。

例如，该第一介质层薄膜309在光子晶体层的远离衬底基板301的一侧。

例如，如图19F所示，在第一介质层薄膜309的远离衬底基板301的一侧依次形成有源层薄膜308、第二种类型的半导体掺杂层薄膜307、第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306、硬掩膜311和光刻胶层312。

例如，该第二种类型的半导体掺杂层薄膜307可以通过外延生长的方式形成在第一介质层薄膜309的表面。硬掩膜311的材料包括二氧化硅，可以通过外延生长或者涂覆的方式形成该硬掩膜311，然后在该硬掩膜311上涂覆光刻胶层312。

例如，如图19G所示，对光刻胶层312进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案313，以光刻胶图案313为掩膜对硬掩膜311进行构图并去除光刻胶图案313，以形成硬掩膜图案314。

例如，如图19H所示，以硬掩膜图案314为掩膜对第二种类型的半导体重掺杂层薄膜306、第二种类型的半导体掺杂层薄膜307、有源层薄膜308、第一介质层薄膜309和光子晶体层进行构图工艺以分别形成第二种类型的半导体重掺杂层（p型半导体重掺杂层205）、第二种类型的半导体掺杂层(p型半导体掺杂层204)、有源层105、第一介质层106和光子晶体部100，且光子晶体部100在衬底基板301上的正投影的边缘与第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310（n型半导体重掺杂层薄膜）在衬底基板301上的正投影的边缘之间均存在间隙。即以硬掩膜图案314为掩膜刻蚀光子晶体激光器的台面，直到露出第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310，然后去除硬掩膜图案314。

例如，如图19H所示，该有源层105可以发射光，并且可以作为光增益介质，该有源层薄膜105的材料可以参见上述中的相关设计，在此不再赘述。

例如，如图19H所示，该第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310可以作为第二介质层薄膜，该第二介质层薄膜即为第二介质层，结合图13，每个通孔101沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端1011和第二端1012，第一端1011与第一介质层薄膜309（后续形成第一介质层）连接，第二端1012与第二介质层薄膜310（后续形成第一介质层）连接。

例如，如图19I所示，去除硬掩膜图案314，在第二种类型的半导体重掺杂层205的远离衬底基板301的一侧形成p型电极层316，且在间隙中在第一种类型的半导体重掺杂层薄膜310的远离衬底基板301的一侧形成n型电极层317。

例如，通过图19A-图19I形成的光子晶体激光器的结构可以参见上述图13中的相关描述，在此不再赘述。

本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器及其制备方法，具有以下至少一项有益技术效果：

（1）本公开至少一实施例提供的光子晶体激光器的制备方法，在平衡鲁棒性和品质因数（Q值）等的基础上，采用纳米压印技术制备光子晶体层，来降低光子晶体激光器的生产成本并提高生产效率，并使得该制备方法可以适用于大规模生产光子晶体激光器。

（2）本公开至少一实施例提供的制备方法，只需要根据所要形成的通孔的图案选择合适的纳米压印模板即可，而且纳米压印模板的种类很多，可以很容易地满足不同的图案需求。纳米压印模板的成本较低，对于形成具有不同的平面形状或者不同的平面尺寸的通孔的光子晶体部也只是在一次压印工艺中形成，其他的工艺条件均不变。但是，对于通常采用的电子束曝光的工艺，则需要改变工艺条件分别形成具有不同形状或者不同平面尺寸的通孔，曝光所需的时间较长，从而会降低工作效率并增加生产成本。

有以下几点需要说明：

（1）本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

（2）为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。

（3）在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种光子晶体激光器，包括：采用纳米压印的方法制备的光子晶体部，其中，

所述光子晶体部包括阵列排布的多个通孔，

所述光子晶体部包括中心区域和环绕所述中心区域的外围区域，所述多个通孔包括在所述中心区域阵列排布的第一通孔和在所述外围区域阵列排布的第二通孔；

所述第一通孔的相对排布密度与所述第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个所述第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

2.根据权利要求1所述的光子晶体激光器，其中，任意相邻的两个所述第一通孔之间的最小距离为第二间距，任意相邻的两个所述第二通孔之间的最小距离为第三间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距小于所述第三间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距大于所述第三间距。

3.根据权利要求2所述的光子晶体激光器，其中，任意相邻的所述第一通孔和所述第二通孔之间的最小距离为第四间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第四间距大于所述第二间距且小于所述第三间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第四间距大于所述第三间距且小于所述第二间距。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的光子晶体激光器，其中，在所述中心区域和所述外围区域之间还包括过渡区域，所述通孔还包括在所述过渡区域中阵列排布的第三通孔，任意相邻的两个所述第三通孔之间的最小距离为第五间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距小于所述第五间距，且所述第五间距小于所述第三间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第二间距大于所述第五间距，且所述第五间距大于所述第三间距。

5.根据权利要求4所述的光子晶体激光器，其中，相邻的所述第三通孔和所述第一通孔之间的最小距离为第六间距，相邻的所述第三通孔和所述第二通孔之间的最小距离为第七间距，所述第一通孔的相对排布密度大于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度大于所述第二通孔的相对排布密度，所述第六间距小于所述第五间距，且所述第五间距小于所述第七间距；或者，所述第一通孔的相对排布密度小于所述第三通孔的相对排布密度，且所述第三通孔的相对排布密度小于所述第二通孔的相对排布密度，所述第六间距大于所述第五间距，且所述第五间距大于所述第七间距。

6.根据权利要求5所述的光子晶体激光器，其中，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的平面形状相同且平面尺寸相同。

7.根据权利要求1~3中任一项所述的光子晶体激光器，其中，所述第一通孔呈矩阵排列，呈矩阵排列的所述第一通孔的整体的外轮廓形状为四边形，所述第二通孔分设在所述四边形的各条边的远离所述中心区域的中心的一侧，且所述第二通孔包围所述呈矩阵排列的所述第一通孔的整体。

8.根据权利要求7所述的光子晶体激光器，其中，

所述第一通孔形成的矩形阵列为方形阵列，所述中心区域的平面形状为正方形；

所述外围区域包括四个边区域和四个角区域，所述四个边区域与所述四个角区域的形状均为矩形；

所述四个边区域每个的靠近所述中心区域的长边分别与所述中心区域的四个边对齐排列且长度相等；

所述四个角区域分别位于所述中心区域的四个角的远离所述正方形的中心的方向上，且所述四个角区域每个的相邻的两个边分别和与之相邻的两个边区域的与之靠近的短边对齐排列且长度相等。

9.根据权利要求8所述的光子晶体激光器，其中，所述四个边区域均为由Na×Nb个所述第二通孔排列成的矩形区域，所述四个角区域均为由Nb×Nb个所述第二通孔排列成的方形区域，Na和Nb均为正整数。

10.根据权利要求1~3中任一项所述的光子晶体激光器，还包括有源层和设置在所述有源层和所述光子晶体部之间的第一介质层，其中，所述有源层配置为发射光与作为光增益介质。

11.根据权利要求10所述的光子晶体激光器，还包括设置在所述光子晶体部的远离所述第一介质层的一侧的第二介质层，其中，每个所述通孔沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端和第二端，所述第一端与所述第一介质层连接，所述第二端与所述第二介质层连接。

12.根据权利要求11所述的光子晶体激光器，还包括：

n型衬底；

依次设置在所述n型衬底上的n型半导体重掺杂层和n型半导体掺杂层；

依次设置在所述有源层的远离所述n型衬底的一侧的p型半导体掺杂层和p型半导体重掺杂层；

设置在所述p型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧的p型电极层；以及

设置在所述n型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧且与所述n型半导体掺杂层间隔设置的n型电极层；

其中，所述有源层设置在所述n型半导体掺杂层的远离所述n型衬底的一侧；

所述p型半导体重掺杂层配置为所述第二介质层；

所述p型半导体掺杂层配置为所述光子晶体部和所述第一介质层。

13.根据权利要求11所述的光子晶体激光器，还包括：

n型衬底；

设置在所述p型半导体重掺杂层的远离所述n型衬底的一侧的p型电极层，以及

所述n型半导体重掺杂层配置为所述第二介质层；

所述n型半导体掺杂层配置为所述光子晶体部和所述第一介质层。

14.一种光子晶体激光器的制备方法，包括：

提供衬底基板；

在所述衬底基板上形成第一种类型的半导体掺杂层薄膜；

在所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜上施加阻蚀剂，并对其进行预固化处理以形成阻蚀剂层；

采用压印模板对所述阻蚀剂层进行纳米压印，以将所述压印模板的图案转移到所述阻蚀剂层，并对其进行固化处理以形成阻蚀剂层图案；

以所述阻蚀剂层图案为掩膜对所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以形成光子晶体层，并去除所述阻蚀剂层图案；其中，

所述光子晶体层包括光子晶体部，所述光子晶体部包括阵列排布的多个通孔，所述光子晶体部包括中心区域和环绕所述中心区域的外围区域，所述多个通孔包括在所述中心区域阵列排布的第一通孔和在所述外围区域阵列排布的第二通孔；所述第一通孔的相对排布密度和所述第二通孔的相对排布密度不同，且在同一方向上，任意相邻的两个所述第一通孔之间的第一间距的方差的范围为1~100。

15.根据权利要求14所述的制备方法，还包括：

在所述衬底基板上形成有源层薄膜；

在所述有源层薄膜和所述光子晶体层之间形成第一介质层薄膜；其中，

所述有源层薄膜配置为发射光与作为光增益介质。

16.根据权利要求15所述的制备方法，还包括：在所述光子晶体层的远离所述第一介质层薄膜的一侧形成第二介质层薄膜，其中，所述第二介质层薄膜的材料为第一种类型的半导体的重掺杂材料，每个所述通孔沿着其通道的延伸方向包括相对的第一端和第二端，所述第一端与所述第一介质层薄膜连接，所述第二端与所述第二介质层薄膜连接。

17.根据权利要求16所述的制备方法，还包括在所述衬底基板上形成第二种类型的半导体掺杂层薄膜，其中，所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜和所述有源层薄膜与所述光子晶体层设置在所述衬底基板的同一表面，且所述有源层薄膜夹设在所述光子晶体层和所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜之间。

18.根据权利要求17所述的制备方法，还包括在所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜的远离所述有源层薄膜的一侧形成第二种类型的半导体重掺杂层薄膜。

19.根据权利要求18所述的制备方法，其中，所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜为p型半导体掺杂层薄膜，所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜为n型半导体掺杂层薄膜，在以所述阻蚀剂层图案为掩膜对所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺形成光子晶体层的过程中，还包括在所述光子晶体层的靠近所述衬底基板的一侧形成第一介质层薄膜，且所述光子晶体层和所述第一介质层薄膜为一体结构。

20.根据权利要求19所述的制备方法，还包括在所述第二介质层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成硬掩膜，在所述硬掩膜的远离所述衬底基板的一侧形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案，以所述光刻胶图案为掩膜对所述硬掩膜进行构图并去除所述光刻胶图案，以形成硬掩膜图案，以所述硬掩膜图案为掩膜对所述第二介质层薄膜、所述光子晶体层、所述第一介质层薄膜、所述有源层薄膜和第二种类型的半导体掺杂层薄膜进行构图工艺以分别形成第二介质层、光子晶体部、第一介质层、有源层和第二种类型的半导体掺杂层，且所述第二种类型的半导体掺杂层在所述衬底基板上的正投影的边缘与所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜在所述衬底基板上的正投影的边缘之间均存在间隙。

21.根据权利要求20所述的制备方法，还包括：去除所述硬掩膜图案，在所述第二介质层的远离所述衬底基板的一侧形成p型电极层，且在所述间隙中在所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成n型电极层。

22.根据权利要求18所述的制备方法，其中，所述第一种类型的半导体掺杂层薄膜为n型半导体掺杂层薄膜，所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜为p型半导体掺杂层薄膜，所述制备方法还包括：

在所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成硬掩膜，在所述硬掩膜的远离所述衬底基板的一侧形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行构图以形成覆盖预设区域的光刻胶图案，以所述光刻胶图案为掩膜对所述硬掩膜进行构图并去除所述光刻胶图案，以形成硬掩膜图案，以所述硬掩膜图案为掩膜对所述第二种类型的半导体重掺杂层薄膜、所述第二种类型的半导体掺杂层薄膜、所述有源层薄膜、所述第一介质层薄膜和所述光子晶体层薄膜进行构图工艺以分别形成第二种类型的半导体重掺杂层、第二种类型的半导体掺杂层、有源层、第一介质层和光子晶体部，且所述光子晶体部在所述衬底基板上的正投影的边缘与所述第一种类型的半导体重掺杂层薄膜在所述衬底基板上的正投影的边缘之间均存在间隙。

23.根据权利要求22所述的制备方法，还包括：去除所述硬掩膜图案，在所述第二种类型的半导体重掺杂层的远离所述衬底基板的一侧形成p型电极层，且在所述间隙中在所述第一种类型的半导体重掺杂层薄膜的远离所述衬底基板的一侧形成n型电极层。