[發明專利]基于超表面的垂直腔面發射激光器及其制作方法有效
| 申請號： | 201810838038.4 | 申請日： | 2018-07-26 |
| 公開（公告）號： | CN109038214B | 公開（公告）日： | 2020-01-03 |
| 發明（設計）人： | 夏金松;王玉西;曾成;袁帥 | 申請（專利權）人： | 華中科技大學 |
| 主分類號： | H01S5/183 | 分類號： | H01S5/183 |
| 代理公司： | 42201 華中科技大學專利中心 | 代理人： | 李智;曹葆青 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 垂直腔面發射激光器 表面結構 增益介質 寬帶反射鏡 窄帶反射鏡 窄帶 制備 半導體激光器 表面反射鏡 受激輻射光 發光光譜 反射波長 基底材料 激光發射 上反射鏡 外延生長 下反射鏡 制備工藝 泵浦源 表結構 垂直腔 單縱模 反射譜 諧振腔 寬帶 制作 緊湊 兼容 放大 垂直 | ||
1.一種基于超表面結構的垂直腔面發射激光器，其特征在于，包括：增益介質、位于所述增益介質下表面的寬帶反射鏡及位于所述增益介質上表面的窄帶反射鏡；
其中，所述寬帶反射鏡的反射譜、所述增益介質的發光光譜和所述窄帶反射鏡的反射譜三者具備重疊關系；
所述窄帶反射鏡的表面為具有亞波長、無衍射效應的周期性結構的超表面結構；
所述窄帶反射鏡與所述寬帶反射鏡形成垂直諧振腔，以實現基于超表面結構的垂直腔面發射激光器；
所述窄帶反射鏡通過所述超表面結構的面內微諧振機制實現對目標波長的反射，非目標波長的透射，且所述窄帶反射鏡的反射波長范圍與所述增益介質的發光波長及所述垂直腔面發射激光器的激射波長重疊。
2.根據權利要求1所述的激光器，其特征在于，所述超表面結構上制備有若干個拼接的微納圖形陣列，每個所述微納圖形陣列為多個相同的微納圖形周期排布構成，通過調控所述微納圖形陣列中微納圖形的尺寸和周期改變單個微納圖形陣列的反射波長。
3.根據權利要求2所述的激光器，其特征在于，所述寬帶反射鏡的反射譜、所述增益介質的發光光譜和所述窄帶反射鏡的反射譜三者具備重疊關系為：
所述增益介質的發光波長與所述基于超表面結構的窄帶反射鏡的反射波長重疊，且所述增益介質的發光波長處于所述寬帶反射鏡的反射譜范圍內。
4.根據權利要求3所述的激光器，其特征在于，在工作時，通過泵浦源對所述增益介質進行激勵，再由所述寬帶反射鏡和所述窄帶反射鏡構成的垂直諧振腔形成受激輻射光放大，進而實現垂直腔面的激光發射，最終實現基于超表面結構的垂直腔面發射激光器。
5.根據權利要求2所述的激光器，其特征在于，所述微納圖形陣列中的微納圖形排布為四方晶格、六方晶格或者準晶格。
6.根據權利要求2或5所述的激光器，其特征在于，所述微納圖形為納米孔、納米柱、納米小球、納米環或納米棒。
7.一種基于超表面結構的垂直腔面發射激光器的制作方法，其特征在于，包括：
在基底上依次外延生長寬帶反射鏡和增益介質有源區得到第一中間結構；
在所述第一中間結構上沉積目標材料層，得到第二中間結構；
清洗基底并在所述第二中間結構上旋涂得到光刻膠層；
在所述光刻膠層上形成超表面結構版圖，并將所述超表面結構版圖轉移到所述目標材料層，得到基于超表面結構的窄帶反射鏡層；
所述窄帶反射鏡通過所述超表面結構的面內微諧振機制實現對目標波長的反射，非目標波長的透射，且所述窄帶反射鏡的反射波長范圍與所述增益介質的發光波長及所述垂直腔面發射激光器的激射波長重疊。
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