[发明专利]钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法有效
申请号: | 202110736554.8 | 申请日: | 2021-06-30 |
公开(公告)号: | CN113488848B | 公开(公告)日: | 2022-11-18 |
发明(设计)人: | 关宝璐;惠武;朱子军;张炜阳;王丙辛 | 申请(专利权)人: | 北京工业大学 |
主分类号: | H01S5/42 | 分类号: | H01S5/42;H01S5/183 |
代理公司: | 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 | 代理人: | 杨明月 |
地址: | 100022 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 钙钛矿 光子 晶体 发射 激光器 及其 制备 方法 | ||
本发明提供一种钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法,所述激光器包括:光子晶体微腔、单晶钙钛矿和亚波长光栅;所述激光器是由一块片状结构的单晶钙钛矿刻蚀而成;所述光子晶体微腔为所述单晶钙钛矿的第一表面;所述亚波长光栅为所述单晶钙钛矿的第二表面;所述第一表面和所述第二表面为相对面;其中,所述激光器的增益介质为所述单晶钙钛矿,所述单晶钙钛矿为有机‑无机杂化单晶钙钛矿,所述激光器的谐振腔包括所述光子晶体微腔和所述亚波长光栅。本发明将有机和无机杂化单晶钙钛矿、光子晶体微腔和亚波长光栅三者有机结合,在横向和纵向上实现对光子的局域和调控,实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
技术领域
本发明涉及激光技术领域,尤其涉及一种钙钛矿光子晶体面发射激光器及其制备方法。
背景技术
随着激光技术的发展,新型高效的纳米激光器更容易实现微型化、集成化系统化,未来将能够更好地应用于通信、医疗、军事等领域。
在传统的激光器谐振腔内,具有许多光损耗机制,例如:衍射损耗、反射镜的透射、腔内介质的散射和非激活吸收等等,因此品质因子(Q值)很低。
发明内容
本发明提供一种激光器及制备方法,针对目前激光器的低能效问题,实现一种具有高Q值、低阈值、垂直面发射以及波长可调谐的激光器。
第一方面,本发明提供一种钙钛矿光子晶体面发射激光器,包括:光子晶体微腔、单晶钙钛矿和亚波长光栅;所述激光器是由一块片状结构的单晶钙钛矿刻蚀而成;
所述光子晶体微腔为所述单晶钙钛矿的第一表面;
所述亚波长光栅为所述单晶钙钛矿的第二表面;
所述第一表面和所述第二表面为相对面;
其中,所述激光器的增益介质为所述单晶钙钛矿,所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿,所述激光器的谐振腔包括所述光子晶体微腔和所述亚波长光栅。
可选地,所述光子晶体微腔具有点缺陷。
可选地,所述亚波长光栅的反射率在单晶钙钛矿的发光波段内大于或等于99%,以使所述激光器在垂直面进行发射。
可选地,所述单晶钙钛矿的发光频率与所述光子晶体微腔的谐振频率一致。
可选地,所述光子晶体微腔的掩膜版具有至少一种尺寸,以使所述激光器波长可调谐。
可选地,所述单晶钙钛矿的化学式为CH3NH2PbX3,其中X是元素氯Cl、元素溴Br或元素碘I。
第二方面,本发明提供一种钙钛矿光子晶体面发射激光器的制备方法,包括:
在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔,在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅;
所述第一表面和所述第二表面为相对面,且所述第一表面和所述第二表面之间为未被刻蚀的所述单晶钙钛矿;
其中,所述单晶钙钛矿为有机-无机杂化单晶钙钛矿。
可选地,所述方法还包括:
通过恒温缓慢挥发法,制备所述单晶钙钛矿。
可选地,所述方法还包括:
在对所述单晶钙钛矿进行刻蚀之前,对所述单晶钙钛矿进行平坦化处理,以使所述单晶钙钛矿的表面粗糙度小于10nm。
可选地,在一块片状结构的单晶钙钛矿的第一表面刻蚀出光子晶体微腔,在所述单晶钙钛矿的第二表面刻蚀出亚波长光栅,包括:
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