[发明专利]基于光子光栅的电磁辐射放大系统

权利要求书

1.一种电磁辐射放大系统(900，1300，1600)，包括：

光子光栅(200-500)，配置有板(202-402)中的平面周期孔点阵， 该板具有第一表面和与第一表面相对定位的第二表面，所述孔从第一 表面延伸到第二表面；

嵌入在所述板内的电磁辐射发射器；以及

泵浦源(902，1302，1602)，配置成输出电子激励到所述光子光栅， 所述电子激励在所述电磁辐射发射器中激发电子能态，其中所述孔配 置为使得入射在第一表面上的电磁辐射的相干束在所述光子光栅内 形成谐振并且激励被激发的发射器发射电磁辐射，以产生从第二表面 输出的并且具有与电磁辐射的入射束基本相同的波长且比电磁辐射 的入射束幅度更大的电磁辐射束。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述光子光栅的电磁辐射发射 器还包括如下其中之一：

嵌入在所述板中的一种或多种掺杂物；

由具有不同介电常数的交替半导体层形成的一个或多个量子阱 (1700，1800)；以及

量子点。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述板还包括如下其中之一：

电介质；

二氧化硅；

氮化硅；以及

有机材料。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述平面周期孔点阵还包括如 下其中之一：

方形单位单元(206，306)；以及

三角形单位单元(404，502)。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述光子光栅还包括附连到所 述光子光栅的表面的第一导体(1606)和附连到所述光子光栅(1604) 的相对表面的第二导体(1608)，使得第一导体和第二导体与电压源 (1602)电连接，并且第一导体和第二导体包括基本上透明的电介质导 体和以孔图案化的金属电极之一，以允许从所述光子光栅发射第二相 干信号。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述泵浦源还包括光源(1302)， 所述光源配置成输出具有将所述光子光栅激发到激发电子能态的频 率的电磁辐射束。

7.一种用于放大光的方法，包括：

提供具有板中的平面周期孔点阵以及嵌入在所述板中的电磁辐 射发射器的光子光栅(200-500)，该板具有第一表面和与第一表面相 对定位的第二表面，所述孔从第一表面延伸到第二表面；

泵浦所述光子光栅以将所述板的电磁辐射发射器置于较高电子 能态；

将电磁辐射的相干束输入到所述光子光栅上，所述电磁辐射的束 在所述平面周期孔点阵的平面之外的方向入射在第一表面上并且在 所述光子光栅内形成谐振，其中所述电磁辐射的相干束激励电磁辐射 发射器发射电磁辐射，该电磁辐射放大所述电磁辐射的相干束；以及

从第二表面输出电磁辐射的放大束。

8.如权利要求7所述的方法，其中泵浦所述光子光栅还包括如下 其中之一：

在所述光子光栅上施加电压，使得所述电压将所述板的电磁辐射 发射器置于较高电子能态；以及

施加将所述板的电磁辐射发射器置于较高电子能态的电磁辐射 入射束。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述光子光栅还包括附连到所 述光子光栅的表面的第一导体(1606)和附连到所述光子光栅(1604) 的相对表面的第二导体(1608)，使得第一导体和第二导体与电压源 (1602)电连接，并且第一导体和第二导体是电介质导体。

10.如权利要求7所述的方法，其中电磁辐射的放大相干束与电 磁辐射的入射相干束具有基本上相同的波长、相位和方向。