[發(fā)明專利]基于光子晶體的柔性激光器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780000166.5
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107112720B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張昭宇;周杰;何克波
• 申請（專利權(quán)）人: 香港中文大學(xué)（深圳）
• 主分類號: H01S5/10
• 分類號: H01S5/10;H01S5/32;H01S5/34;H01S5/343
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 李艷麗

1.一種基于光子晶體的柔性激光器，其特征在于，包括位于所述柔性激光器內(nèi)部的L3型光子晶體薄板和包裹所述L3型光子晶體薄板的柔性材料層，所述柔性材料層實現(xiàn)所述柔性激光器的柔性化；所述L3型光子晶體薄板包括位于所述L3型光子晶體薄板中心的缺陷區(qū)和形成在所述缺陷區(qū)外圍的孔洞區(qū)，所述孔洞區(qū)包括多個大小均勻、且垂直貫穿所述L3型光子晶體薄板的孔洞，所述缺陷區(qū)的大小為三個平行設(shè)置的孔洞位點(diǎn)對應(yīng)的區(qū)域大小，且所述L3型光子晶體薄板包括依次疊層設(shè)置的第一保護(hù)層、第一涂層、發(fā)光層、第二涂層、第二保護(hù)層；

其中，所述L3型光子晶體薄板的周期T范圍為0.14μm-0.18μm，所述孔洞的半徑范圍為0.25T-0.29T；所述孔洞區(qū)設(shè)有與所述缺陷區(qū)在同一直線、且位于所述缺陷區(qū)兩端的第一孔洞、第二孔洞，所述第一孔洞和所述第二孔洞的兩孔中心距為4.4T，所述孔洞區(qū)設(shè)有與所述缺陷區(qū)在同一直線、且與所述第一孔洞相鄰的第三孔洞，以及與所述缺陷區(qū)在同一直線、且與所述第二孔洞相鄰的第四孔洞，所述第一孔洞和所述第三孔洞的兩孔中心距為0.8T，所述第二孔洞和所述第四孔洞的兩孔中心距為0.8T；所述第一孔洞和第二孔洞的半徑為所述孔洞區(qū)中其他孔洞半徑的0.8-1.2倍，且所述第一孔洞和第二孔洞的半徑與所述孔洞區(qū)中其他孔洞半徑不相等；所述第一孔洞和第二孔洞的半徑和兩孔中心距用于提高所述光子晶體薄板的發(fā)光性能。

2.如權(quán)利要求1所述的柔性激光器，其特征在于，所述L3型光子晶體薄板的厚度范圍為180nm-200nm，且所述柔性激光器的厚度范圍為2μm-3μm。

3.如權(quán)利要求1所述的柔性激光器，其特征在于，所述柔性材料包括PMDS、PET、PEN、PEEK、PES、PAR、PCO、PNB和PI中的至少一種。

4.如權(quán)利要求1-3任一所述的柔性激光器，其特征在于，所述第一保護(hù)層為N型InGaP層，且所述N型InGaP層的厚度為10-20nm；和/或

所述第二保護(hù)層為P型InGaP層，且所述P型InGaP層的厚度為10-20nm。

5.如權(quán)利要求1-3任一所述的柔性激光器，其特征在于，所述第一涂層包括疊層設(shè)置的N型InAlGaP層和第一U型InAlGaP層，所述N型InAlGaP層與所述第一保護(hù)層相鄰，且所述N型InAlGaP層的厚度范圍為30nm-40nm，所述第一U型InAlGaP層的厚度范圍為28nm-38nm；和/或

所述第二涂層包括疊層設(shè)置的P型InAlGaP層和第二U型InAlGaP層，所述P型InAlGaP層與所述第二保護(hù)層相鄰，且所述P型InAlGaP層的厚度范圍為20nm-30nm，所述第二U型InAlGaP層的厚度范圍為38nm-48nm。

6.如權(quán)利要求5所述的柔性激光器，其特征在于，所述發(fā)光層包括疊層設(shè)置的至少一層U型InGaP量子阱層和至少兩層U型InAlGaP間隔層，且所述U型InAlGaP間隔層設(shè)置于所述U型InGaP量子阱層之間以及所述U型InGaP量子阱層與第一U型InAlGaP層和所述第二U型InAlGaP層之間；

所述U型InGaP量子阱層的厚度范圍為7nm-17nm，所述U型InAlGaP間隔層的厚度范圍為10nm-20nm。

7.一種如權(quán)利要求1-6任一所述的柔性激光器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

提供外延片和柔性材料；

在所述外延片上依次生成第一保護(hù)層、第一涂層、發(fā)光層、第二涂層、第二保護(hù)層，且所述第一保護(hù)層、所述第一涂層、所述發(fā)光層、所述第二涂層和所述第二保護(hù)層組成預(yù)制薄板；

對所述預(yù)制薄板按照L3缺陷設(shè)計加工形成L3型光子晶體薄板；

將所述柔性材料熔融成液態(tài)柔性材料后，涂于所述L3型光子晶體薄板上，待所述液態(tài)柔性材料凝固后形成柔性材料層，剝離所述外延片，得到柔性激光器。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述外延片由III-V族半導(dǎo)體材料制成，包括從下到上依次層疊設(shè)置的N型GaAs襯底或硅襯底、N型GaAs緩沖層和N型AlGaAs犧牲層，且所述N型GaAs襯底的厚度范圍為1μm-2μm，所述N型GaAs緩沖層的厚度為100nm，所述N型AlGaAs犧牲層的厚度為700nm。