《波長量級定向發射的低閾值微盤雷射器的基礎研究》是依託哈爾濱工業大學，由宋清海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：波長量級定向發射的低閾值微盤雷射器的基礎研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宋清海
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發展低能耗綠色產業以實現國家經濟轉型、國民收入增長是我國十二五期間的重大戰略目標之一。作為一種廣泛套用的關鍵元件，微型雷射器也面對著嚴峻挑戰- - 即在保持現有雷射特性的同時完成降低能耗的目標。對於微型雷射腔體設計而言，尤其在低能耗所需要的波長量級的小型腔內，光的能耗降低和雷射的定向發射等性質存在一定的矛盾：單方向發射的微腔的Q值很低，而高Q值微腔一般不存在單向出射。通過本項目的實施，申請人計畫在原有的微型雷射器研究的基礎上，通過理論設計和工藝改進兩個方面，開展低能耗定向發射的半導體雷射器的研究。通過模式耦合帶來的模場的相互作用，設計、製備出一種具有高Q值（低閾值）、單向發射的波長量級或亞波長量級的微型雷射器，進而揭示出波長量級低能耗雷射器的設計機制，為低能耗集成雷射光源以及量子光源的發展奠定基礎。
結題摘要
本項目針對微型諧振腔很難存在高品質因子和定向發射共存的難題展開研究，得到了以下幾個方面的研究成果。（1）研究了微腔內的模式耦合，首次提出了利用模式耦合降低光學微腔內的動態隧穿的新機制，從而提高了微腔的品質因子，並提出了一種利用遠場發射觀察動態隧穿抑制過程（coherent destruction of the tunneling）的新方法；（2）利用微腔內的模式耦合，提出了一種微變形度的光學微腔，使其能夠在產生單向雷射出射的同時，Q值遠超過現有的製備的極限；（3）研究了圓形微腔和變形微腔的耦合，通過這種光分子微腔得到了高Q值和單向雷射出射的共存，同時利用這種高Q值和單向出射可以突破現有的高靈敏探測的極限，達到1個納米左右的探測精度。（4）利用光分子耦合腔，首次闡明了光分子中模式耦合帶來的inverse Vernier effect，為光分子雷射的研究提供了新的理論基礎。（5）研究了多邊形單晶微腔內的雷射模式，提出了一種利用模場耦合降低多邊形微腔內準可積泄漏的新機制，同時得到了單縱模的激射。（6）針對現有的半導體材料製備上的困難，我們進一步研究了新型的發光材料以及其對應的雷射性質。 在本項目的支持下共發表學術論文30餘篇，其中包括Advanced Optical Materials一篇，ACS Photonics一篇， Scientific Reports五篇，Physical Review A 三篇，Optics Letters兩篇，Optics Express 3篇， Carbon一篇，Nanoscale一篇， Optics Material Express兩篇，以及Plasmonic一篇。
