[发明专利]基于有机半导体的一维光子晶体边发射激光器及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于有机半导体的一维光子晶体边发射激光器及实现方法。本发明的激光器采用在基底上形成脊形的增益介质作为脊形波导，在增益介质上分别形成三个由一维光子晶体构成的光子晶体光栅，两侧的光子晶体光栅分别为全反结构和部分透射结构形成谐振腔，二者之间的光子晶体光栅为选模结构，只允许目标波长附近的光传输；本发明大程度降低激光器的制作成本及条件要求；解决了无机晶体材料的解理面很难作为边发射激光器出射窗口的问题，更易制备出良好的激光出射窗口；更易于集成平板全光集成器件；降低阈值，很好的抑制模式竞争，有效抑制界面模；实现了低成本、易加工、长增益、低阈值、易集成的边发射有机激光器。

技术领域

本发明涉及激光器，具体涉及一种基于有机半导体的一维光子晶体边发射激光器及实现方法。

背景技术

激光器与原子能、计算机和半导体并称为20世纪的“新四大发明”。随着材料科学与工艺技术的进步，各种新型半导体激光器的研发与应用均取得了突飞猛进的进展，并广泛应用于信息、工业、医疗和国防等诸多领域。

纵观各种波长无机半导体激光器的研制过程，高质量的无机半导体材料是制备高性能激光器的关键所在。目前各研究团队用于制备半导体激光器核心材料的方法主要是分子束外延以及金属有机气相外延。虽然这些方法的设备昂贵，制备过程工艺复杂，条件要求苛刻，成品率低，且制备过程和后期处理会产生一定的环境影响，但就目前各种新型半导体材料和激光器产业，还没有更有效的替代方法。同时，就光信息处理而言，用于未来平板全光集成的无机半导体边发射激光器，无机晶体材料精准的解理面是亟待解决的。因此，制作方法简单、成本低廉、全光波长有机边发射激光器成为人们研究的热点。

有机半导体发光材料，具有易成膜、易加工、价格低廉，宽发光光谱，较大受激发射截面及良好的理化性能等，受到了国内外的关注，尤其是近几年在显示方面已经凸显了其优势所在。目前，韩国三星集团、日本柯达、索尼、三洋和东芝等企业，已经拥有较为完善的OLED显示技术，手机、电视等屏幕显示也有逐步被OLED显示所取代的趋势，而我国京东方等企业，也处于全力研发阶段，预计2018年OLED显示的全球市场产值将达到200亿美元。有机半导体作为发光材料，凸显了很大的优势，自1996年，Tessler等制备了第一台有机共轭聚合物垂直微腔激光器以来，尤其是近几年，光子晶体激光器已成为光子晶体应用的研究热点，并取得了重大进展。目前，有机激光器的构型大致分为平面微腔激光器(F-P)，分布式布拉格反射激光器(DBR)，分布反馈式激光器(DFB)，DBR-DFB激光器，环形腔激光器，光子晶体准晶激光器，带边发射激光器等，虽然结构不同，但它们具有相似的基本构成元素：增益介质、抽运源、谐振腔，且都能够形成有效的激光。

现有激光器存在的问题和不足之处在于：

(1)基于无机半导体的激光器，成本高，制作条件苛刻，同时，作为边发射激光器，很难制备优良的解理面，难于集成；

(2)基于有机半导体材料的平面微腔激光器，腔长必须做的很短，否则容易出现多纵膜起振；

(3)有机半导体DBR、DFB、DBR-DFB、光子晶体准晶、带边发射激光器等研究工作以面发射为主，不利于未来平板全光集成；

(4)有机环形腔激光器需要克服外界环境因素导致的波长漂移。

发明内容

针对以上现有技术问题中存在的问题，本发明提出了一种基于有机半导体的一维光子晶体边发射激光器及实现方法。

本发明的一个目的在于提出一种基于有机半导体的一维光子晶体边发射激光器。