《能帶邊緣型光子晶體雷射器的研究》是依託吉林大學，由董穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：能帶邊緣型光子晶體雷射器的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：董穎
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光子晶體能帶邊緣型雷射器被認為是面向未來平面內全光集成的核心部件，它充分利用了光子晶體能帶邊緣處低群速度的特性；同時，可見光雷射器在光數據存儲方面有著廣泛的套用前景。本項工作主要圍繞光子晶體能帶邊緣型雷射器的光學增益、帶邊群速度、光子禁帶結構等問題開展套用基礎研究，目標是有機光子晶體能帶邊緣型雷射器實驗室原型器件的研究和開發，主要從兩個方面開展研究：一是透徹分析帶邊本徵模的群速度、光子晶體的禁帶結構和晶格參數的關係，以及它們對雷射器閾值的影響等問題；二是根據理論研究的結果進行實驗研究。用我們已經掌握的離子束刻蝕技術結合真空熱蒸發和旋塗技術製造有機光子晶體能帶邊緣型雷射器，其研究結果對將來開發極低閾值電泵浦光子晶體雷射器具有重要的指導意義。預計本項目的研究對新型光器件，非線性光學以及集成光學將產生重要而深遠的影響。
結題摘要
光子晶體是具有電磁波禁帶的周期性結構功能材料，其根本特徵是具有光子禁帶和光子局域。本項目將光子晶體引入有機雷射器中，套用光子晶體所具有的光子禁帶控制光在器件中的傳播特性，改善雷射器的反饋性能，降低雷射器的激射閾值。本項目對基於SiO2材料的二維有機光子晶體雷射器、基於SiN材料的一維有機光子晶體雷射器和基於SiN材料的二維有機光子晶體雷射器進行了試驗研究和理論分析。我們研究了基於SiO2材料的蜂窩型二維有機光子晶體DFB雷射器。測試了該光子晶體雷射器的光致發光特性和閾值特性。通過利用模式耦合場理論的分析，我們發現這種有機光子晶體雷射器是符合DFB雷射器的工作原理。通過實驗的分析，我們發現這種光子晶體雷射器的激射峰半高寬僅為0.2nm，這一點優於其他DFB雷射器。 採用高折射率材料SiN製作一維有機光子晶體DFB雷射器，通過控制其晶格常數和占空比，製備了閾值較低，發射峰在690 左右的有機雷射器。通過對其光致發光特性的研究，最佳化了其器件結構。我們還利用Translight軟體計算了該一維光子晶體的透射譜和反射譜。通過透射譜和反射譜的研究，我們認為光子禁帶的產生是由於材料的折射率的周期性引起的，但是入射光的角度對於禁帶位置的移動是有影響的。一維光子晶體雷射器需要滿足布喇格衍射條件。 採用SiN材料製作了二維三角形有機光子晶體DFB雷射器，通過調整其占空比和有機材料的厚度，製備了閾值較低，發射峰在690 nm左右的有機光子晶體雷射器。通過測量其光致發光特性、閾值特性，最佳化了器件的結構。我們還利用平面波展開法和FDTD方法計算了該二維光子晶體雷射器的能帶。通過能帶特性的研究，我們認為二維光子晶體雖然不具有完全帶隙，但通過增加高折射率材料可以有效降低這種能帶邊緣型光子晶體雷射器的閾值。 從理論上分析了能帶邊緣型光子晶體雷射器的工作原理。理論計算表明這種能帶邊緣型光子晶體雷射器是不存在完全帶隙的，但在布里淵區的高對稱點可以實現激射。激射的基本原理可以採用DFB雷射器來很好的分析。對於三角形光子晶體雷射器來說，激射模式要比傳統的DFB雷射器要複雜得多。
