[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于有机半导体的一维光子晶体边发射激光器，其特征在于，所述激光器包括：基底、增益介质、全反结构、部分透射结构、选模结构和泵浦源；其中，在基底的上表面形成有机半导体发光材料，所述基底的折射率低于有机半导体发光材料的折射率，以形成“空气‑有机半导体发光材料‑基底”的非对称波导；加工有机半导体发光材料，从而在基底上形成脊形的增益介质，作为脊形波导；在所述增益介质上分别形成三个互相平行的光子晶体光栅，并且光子晶体光栅垂直于基底的表面以及脊形波导中的光的传播方向；所述光子晶体光栅均为一维光子晶体构成，通过分别调整位于增益介质两侧的光子晶体光栅的晶格常数、占空比和周期个数，使得位于增益介质两侧的光子晶体光栅分别为全反结构和部分透射结构，并且通过调整二者之间的光子晶体光栅的晶格常数、占空比、周期个数和缺陷长度，使得位于中间的光子晶体光栅为选模结构；泵浦源发射出激励光，垂直于基底的上表面入射至增益介质；激励光激发增益介质，产生受激光；增益介质作为脊形波导，使得受激光以横模的方式在增益介质内传输；受激光在传输过程中，传输至全反结构时，光被完全反射，反射光传输至部分透射结构时，绝大部分的光再次被反射，仅有极少部分的光透过；全反结构和部分透射结构有效构成了谐振腔，受激光在谐振腔中震荡反馈并不断受激放大，形成谐振光；通过在谐振腔中设置的选模结构，对产生的多模式竞争起到抑制作用，只允许目标波长附近的光传输，从而确保谐振光的単色性；当谐振光能量达到阈值时，单色的激光由部分透射结构一端出射。