[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

专利信息
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
【说明书】:

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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