[發明專利]一種二維硅基光子晶體微納波導激光器

有效

• 申請號: 201410086255.4
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN103825196A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 萬勇;葛曉輝;高竟;賈明輝
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01S5/20
• 分類號: H01S5/20;H01S5/10
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

1.一種二維硅基光子晶體微納波導激光器，其特征在于主體結構包括泵浦源、耦合系統、二色鏡、二維硅基光子晶體結構和二向色鏡，各部件依次放置組成激光器；其中，二維硅基光子晶體結構包括二維硅基、耦合區散射元、耦合區散射元間隙、耦合區波導、激發區散射元、激發區散射元間隙、耦合波導腔、含有激光活性離子的基質物質、傳輸區波導、傳輸區散射元和傳輸區散射元間隙，依次分成耦合區、激發區和傳輸區；耦合區散射元、耦合區散射元間隙和耦合區波導設置在二維硅基的左側構成耦合區，耦合區的兩側均為圓弓形或橢圓形的耦合區散射元，耦合區散射元之間形成耦合區散射元間隙；兩側耦合區散射元的中間結構為耦合區波導，耦合區波導的寬度為晶格常數的1-2倍，耦合區的禁帶范圍為泵浦源產生的泵浦光波長，使泵浦光沿著耦合區波導傳播，不能向兩側的耦合區散射元擴散；激發區散射元、激發區散射元間隙、耦合波導腔和含有激光活性離子的基質物質設置在二維硅基的中間部位構成激發區，激發區的兩側為激發區散射元，中間為耦合腔波，激發區散射元之間形成激發區散射元間隙；激發區的禁帶帶寬為激光活性離子激光發射譜線的波長，耦合波導腔設置有1～6個，每個耦合波導腔的形狀根據晶格形狀確定，耦合波導腔的邊長為n倍晶格常數n倍的微腔，或為邊長分別為n倍和n+2倍晶格常數的矩形微腔，n為自然數；耦合波導腔內填充有含有激光活性離子的基質物質，含有激光活性離子的基質物質為氧化物、氟化物或含氧酸鹽物質，包括銥鋁石Y₃Al₅G₁₂、釩酸釔、二氧化硅和硅酸鹽；激光活性離子為Yb³⁺、Nd³⁺或Er³⁺的稀土離子；傳輸區波導、傳輸區散射元和傳輸區散射元間隙設置在二維硅基的右側構成傳輸區，傳輸區的兩側為傳輸區散射元，傳輸區散射元的大小與激發區散射元相同，傳輸區的禁帶帶寬為激光活性離子激光發射譜線的波長；相鄰的傳輸區散射元之間形成傳輸區散射元間隙；傳輸區III的中間為傳輸區波導，傳輸區波導設置有1-5個分支波導，以實現激光的轉向和分束功能，傳輸區波導充分利用光子晶體的禁帶特性，使激發區產生的激光只能在傳輸區波導傳輸，不能向兩側有散射元的部分擴散；二維硅基采用市售的二維硅片或SOI材料，其加工深度為硅層厚度的1/5-2/3；泵浦源為二極管泵浦激光器或光纖激光器；耦合系統、二色鏡和二向色鏡為常規的市售產品。