[发明专利]光子晶体可调谐边发射激光器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光子集成技术领域，尤其涉及一种光子晶体可调谐边发射激光器及其制作方法。

背景技术

光子集成一直是科学工作者的梦想。但是由于波色子的特点导致对于光子的操控非常困难。器件尺寸要在毫米量级，不利于集成。光子晶体可以有效的调控光子态密度，从而实现对光的控制，利用光子晶体的性质可以实现小型化的光子集成器件，以完成信息的传输和处理。

现今为止，可以作为光源的光子晶体激光器已经受到了人们广泛关注，最近的进展都集中在低阈值以及室温连续激射的情况。但是这些光子晶体激光器都仅仅工作在一个固定的激光频率。而在未来的全光网络中，光纤通讯技术以及光学集成起着重要的作用。波长可调谐的光源则是现有光纤通讯的技术如密集波分复用(DWDM)技术中不可或缺的一部分。

如果在光纤通讯技术中选用多个固定波长的光源，那么系统将变得很复杂，同时也会很大的提高系统的成本。因为光源是光纤通讯技术中需要解决的关键瓶颈，因此，如何实现光子晶体可调谐边发射激光器一直是人们努力的方向之一。

利用光子晶体能带带边处慢光效应来实现光子晶体激光器，根据光波群速度的公式：v_g＝dω/dk，频率处于光子晶体能带结构中带边处，其光子群速度很小，甚至可以为零，所以处于带边频率处的光子可以形成很强的反馈，具有很大的光子态密度，从而可以实现激光共振。利用完整光子晶体能带中的慢光效应制作激光器，也可利用光子晶体线缺陷的慢光效应制作激光器。由于光子晶体的尺寸较小并能控制光子，所以光子晶体可以应用小型化光子集成方面。

目前的面发射光子晶体激光器在光子集成方面存在一定的困难。光子晶体线缺陷可以实现光的传播，利用光子晶体缺陷腔和光子晶体波导的集成制作的边发射激光器可以达到光子在平面内传播的目的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光子晶体可调谐边发射激光器，以实现光子晶体可调谐边发射激光器。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种光子晶体可调谐边发射激光器，包括：

一光子晶体激光器；以及

一用于泵浦所述光子晶体激光器的泵浦源。

上述方案中，所述泵浦源是光泵浦源。

为达到上述目的，本发明还提供了一种光子晶体可调谐边发射激光器的制作方法，该方法包括：

步骤1：在半导体材料上制作一个二维薄板结构的光子晶体波导，使该光子晶体波导的一边用完整的光子晶体晶格包围，实现光场的100％反射；

步骤2：利用低群速度的导波模式，使得当泵浦源泵浦光子晶体边发射激光器时，光波在光子晶体波导内形成很强的共振，从而产生激光；

步骤3：调整光子晶体波导最近邻空气孔半径的大小，改变光子晶体导波能带的带边频率；

步骤4：光子晶体波导的导波能带的变化使得光子晶体低群速度的导波模式的频率位置发生变化；

步骤5：通过泵浦源泵浦光子晶体可调谐边发射激光器结构的不同位置使得不同频率的低群速度的导波模式发生共振，从而实现可调谐激光的输出。

上述方案中，步骤1中所述半导体材料为GaN/AlGaN材料、GaAs/AlGaAs材料、InP/InGaAsP或GaSb/InGaSb等材料。

上述方案中，步骤2中所述激光的产生，是频率处于光子晶体波导导波能带中带边处，其光子群速度很小，甚至可以为零，具有很大的光子态密度，使得增益得到增强，从而处于带边频率处的光子形成很强的反馈，从而实现激光谐振，产生激光。

上述方案中，步骤2中所述泵浦源是光泵浦源。

上述方案中，步骤5中所述可调谐激光的输出是侧向输出的。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的优越性在于：

本发明提供的光子晶体可调谐边发射激光器易于集成，并且可以作为未来微纳尺寸集成光路的光源。

附图说明

图1表示一光子晶体可调谐边发射激光器的结构；

图2表示了光子晶体可调谐部分的结构示意图，其中临近光子晶体波导的空气孔的半径以2nm的精度从左到右逐渐减小。；

图3表示了光子晶体可调谐边发射激光器的不同位置的能带图。图中分别显示了光子晶体孔孔径变化之前和变化之后的能带，可调谐部分的结构的带边的频率应该在两者的能带带边频率之间；

图4表示光子晶体可调谐边发射激光器的透射谱线，在光子晶体边发射激光器四个不同的位置放置相同的高斯型脉冲电磁场，在光子晶体边发射激光器的输出端得到四个透射谱；