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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2010年
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光子微腔面发射激光器研究

刘光裕  
【摘要】: 光子晶体就是由不同介电常数的介质周期性排列所组成的结构。它具有光子禁带和光子局域态的特点,能够控制光子的传播。 我们首先设计并制作了垂直腔面发射激光器,但是这种面发射激光器多数情况下都是多模输出。而许多应用上都需要优异的单模输出特性。我们将光子微腔引入到面发射激光器中,期望获得单模输出的光子微腔面发射激光器。 本论文采用的是六角晶格周期结构,在VCSEL的DBR反射镜上制作周期性排列的空气孔,这些周期性排列的空气孔柱便构成了光子晶体,通过去除一个或者七个空气孔,形成缺陷,构成光子微腔,我们称之为H1微腔和H2微腔。 我们通过平面波展开法计算了光子晶体的禁带结构,并且借用光子晶体光纤的导模理论分别计算了H1微腔和H2微腔的归一化参数,讨论了单模输出条件,当光子晶体周期为5.5μm,填充比为0.3时,光子微腔面发射激光器满足单模输出条件。采用有限时域差分法分析了微腔的品质因数Q值,得到了较高品质因数的微腔,H1微腔和H2微腔的Q值分别为4832,3931。 最后我们提出了光子微腔面发射激光器的理论模型,既能实现单模输出,又具有较高品质因数。这对将来制作光子微腔面发射激光器具有重要的参考价值。
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