[发明专利]具有光子晶体的构造体和表面发射激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光子晶体的构造体，以及一种包括具有光子 晶体的构造体的表面发射激光器。

背景技术

近年来，报导了许多应用于半导体激光器的光子晶体的示例。日 本专利申请特开第2000-332351号公开一种表面发射激光器光源，其 中设置包含发光材料的有源层，并且在有源层的附近形成二维光子晶 体。

该二维光子晶体在半导体层上周期性地设置有柱形孔，并且在折 射率分布上具有二维周期性。

由于该周期性，在有源层中产生的光谐振(resonated in harmony)，并形成驻波，从而执行激光器振荡。

进一步地，光通过初级衍射在与平面垂直的方向上被提取 (extract)，从而允许充当表面发射激光器而工作。

在包括这种光子晶体的表面发射激光器中，当二维光子晶体的尺 寸受到限制时，在平面内方向上发生光的泄漏。平面内方向上的这种 泄漏光引起损耗，并且导致振荡阈值的增大和光学输出的降低。

因此，至今为止，日本专利申请特开第2003-273456号提出了一 种二维光子晶体发光激光器，其中，通过使用光子带隙(band gap) 允许在平面内方向上泄漏的光反射的构造体被布置于二维光子晶体 周围。

结果，在平面内方向上泄漏的光返回到二维光子晶体的区域内 部。

如上文所述，在光子晶体表面发射激光器中，当二维光子晶体的 尺寸受到限制时，在平面内方向上发生光泄漏。

为了防止该泄漏，当光子晶体被制作得大时，出现器件尺寸变大 的问题。

进一步地，类似于日本专利申请特开第2003-273456号，甚至在 反射平面内方向上泄漏的光的构造体被布置于光子晶体周围的情况 下，也会发生下列问题。

即，日本专利申请特开第2003-273456号采用一种结构，其中通 过利用光子带隙来反射平面内方向上泄漏的光。

在这种结构中，由于光通过多次反射而被周期结构反射，随着必 要反射率的增大，必要的周期数增大，结果，出现尺寸变大的问题。

考虑到上述问题，本发明的一个目标是提供一种构造体，该构造 体具有能够以小尺寸有效反射平面内方向上泄漏的光并能够被再使 用的光子晶体，以及一种包括具有光子晶体的构造体的表面发射激光 器。

发明内容

本发明提供一种具有光子晶体的构造体和一种包括具有光子晶 体的构造体的表面发射激光器。

本发明针对一种具有二维光子晶体的构造体，在该构造体中，具 有不同折射率的结构以二维周期布置，所述构造体包括沿着与在所述 二维光子晶体的平面内方向上传播的光的共振方向垂直的方向发射 的结构，其中该构造体包括一维光子晶体，在所述一维光子晶体中， 具有不同折射率的构造以一维周期排列，并且，沿着所述二维光子晶 体的平面内方向传播的光被所述一维光子晶体的光子带边(band edge)反射。

所述一维光子晶体可以被设置在该构造体中的二维光子晶体的 区域之外，在与光的发射方向垂直的方向上、并且在与光的共振方向 垂直的方向上，并且，泄漏到二维光子晶体的区域以外的光通过光子 带边的反射返回到该区域内部。

所述一维光子晶体可以使得被泄漏的光中的多个共振模式之一 能够选择性地反射。

所述一维光子晶体在特定波长中可以使得相交的偏振方向之一 能够选择性地反射或者透射。

在具有光子晶体的所述构造体中，可以仅有一对所述一维光子晶 体被布置在夹着所述二维光子晶体而相对的位置上。

所述一维光子晶体可以被布置在夹着所述二维光子晶体而相对 的所有位置上。

所述一维光子晶体可以被折射率低于所述一维光子晶体的部件 夹在中间。

所述二维光子晶体和所述一维光子晶体被布置在这样的位置：在 该位置上，在所述二维光子晶体区域中谐振的光和被所述一维光子晶 体返回的光在强度上互相增强或削弱。

所述二维光子晶体可以具有阵列结构，其中，多个二维光子晶体 被布置在相同的平面内，并且所述一维光子晶体被布置在所布置的所 述二维光子晶体之间。

本发明针对一种表面发射激光器，其包括具有所述光子晶体的构 造体。