【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光器制备，具体为一种人工带隙结构光学谐振腔、其制备方法及一种激光器。
技术介绍
1、人工带隙结构具有光子能带结构，且能带边缘的模式的群速度低。基于带边模式的光子晶体激光器，由于谐振腔内光路长度大大增加，获得增益增强，实现输出功率提高。另一方面，模式的对称性与自由空间模式对称性的不匹配，生成连续域束缚态，具有高品质因子，且支持大空间尺寸的单模工作，进一步保证高输出功率，同时具有高光束质量。
2、带边光子晶体激光器依赖受对称性保护的连续域束缚态。基模的阈值为其中，ω是模式频率，q0是基模的品质因子。
3、而一阶模的阈值为其中，θ10是基模和一阶模之间的交叉饱和参数，β0是基模的自饱和参数，r＝q0/q1，q1是基模的品质因子。因此，增大r可以保证激光器单模工作。单模大功率半导体激光器对通讯、激光雷达、激光制造等领域具有重要意义。通过调控模式品质因子在动量空间中的演变，可以有效控制r。至今，布区中心的分立连续域束缚态的品质因子在k空间被认为遵循q～k-2，这里k是波矢。虽然通过2个分立bic同时聚合可以实现q～k-4，但该方案对结构设计的要求较高，增加了工艺制备的难度。
4、因此，目前带边光学谐振腔依赖严格的设计用于聚合连续域束缚态，工艺复杂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：为了解决现有的带边光学谐振腔的制备需要复杂的工艺设计用于聚合连续域束缚态，工艺复杂的问题，本专利技术提供一种人工带隙结构光学谐振腔、其制备方法及一种激光器
2、本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
3、一种人工带隙结构光学谐振腔，所述光学谐振腔自上而下包括：第一结构层、过渡层、正方晶格光子晶体层及衬底层，所述正方晶格光子晶体层包括低折射率的数个圆柱体和高折射率的结构板，所述正方晶格光子晶体层上均匀设有多个孔洞，所述正方晶格光子晶体层用于提供非简并光子能带结构，获得相互耦合的相邻能带，使得参与耦合的每一条能带上具有分立的连续域束缚态。
4、进一步的，所述正方晶格光子晶体层的周期为a纳米，圆柱体底面的半径在0.2a～0.3a纳米，圆柱高度为0.6a～0.8a纳米。
5、进一步的，所述正方晶格光子晶体层包括高介电常数组分和低介电常数组分，所述高介电常数组分的介电常数为6～14.5，低介电常数组分的低介电常数为2～11。
6、进一步的，过渡层为厚度为0.05a～0.3a的均匀薄膜，所述薄膜的介电常数在4～12.5。
7、进一步的，所述孔洞的横截面可以是圆形、椭圆形、三角形、梯形、正方形或长方形中的一种或多种，纵截面是矩形、梯形、水滴形或梭形中的任一种。
8、进一步的，所述第一结构层包括一层上辐射环境层或一层所述上辐射环境层与接触层、包层中的任一种或两种的组合。
9、进一步的，所述第一结构层可以是空气、液体或半导体材料的任意组合，所述第一结构层的厚度为30nm～3000nm。
10、进一步的，所述衬底层的介电常数为3～13.5。
11、本专利技术还提供一种人工带隙结构光学谐振腔的制备方法，包括以下步骤：提供衬底层，在衬底层上依次外延正方晶格光子晶体层、过渡层、第一结构层，得到人工带隙结构光学谐振腔。
12、本专利技术还提供基于上述的人工带隙结构光学谐振腔的一种激光器。
13、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
14、1.本专利技术所涉及的一种人工带隙结构光学谐振腔，通过对于光学谐振腔的结构进行设计，在光学谐振腔的结构中设置正方晶格光子晶体层，并对正方晶格光子晶体层的结构进行设计，构造相互耦合的非简并能带结构，且通过优化过渡层设计，实现了层间耦合调控分立连续域束缚态在波矢空间中的演变定则，增大基模和高阶模的品质因子对比度，增大了单模光学谐振腔的尺寸，改善了相应半导体光子晶体激光器的输出功率和光束质量，解决了现有的带边光学谐振腔的制备需要复杂的工艺设计用于聚合连续域束缚态，工艺复杂的问题。
15、具体的，对于正方晶格光子晶体层，本案设置了高折射率组分和低折射率组分两种组分，且对正方晶格光子晶体层的参数进行优化，实现了带间耦合动态可调。
16、2.本专利技术所涉及的一种人工带隙结构光学谐振腔的制备方法，制备方法简单，制备的成本较低。
17、3.本专利技术所涉及的一种人工带隙结构光学谐振腔激光器，阈值低、带宽大、功率高，且光学模式的偏振、相位、空间分布等灵活可控。因此所能应用的空间更大。
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1.一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述光学谐振腔自上而下包括：第一结构层、过渡层、正方晶格光子晶体层及衬底层，所述正方晶格光子晶体层包括低折射率的数个圆柱体和高折射率的结构板，所述正方晶格光子晶体层上均匀设有多个孔洞，所述正方晶格光子晶体层用于提供非简并光子能带结构，获得相互耦合的相邻能带，使得参与耦合的每一条能带上具有分立的连续域束缚态。
2.根据权利要求1所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述正方晶格光子晶体层的周期为a纳米，圆柱体底面的半径在0.2a～0.3a纳米，圆柱高度为0.6a～0.8a纳米。
3.根据权利要求2所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述正方晶格光子晶体层包括高介电常数组分和低介电常数组分，所述高介电常数组分的介电常数为6～14.5，低介电常数组分的低介电常数为2～11。
4.根据权利要求2所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，过渡层为厚度为0.05a～0.3a的均匀薄膜，所述薄膜的介电常数在4～12.5。
5.根据权利要求1所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在
6.根据权利要求1所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述第一结构层包括一层上辐射环境层或一层所述上辐射环境层与接触层、包层中的任一种或两种的组合。
7.根据权利要求6所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述第一结构层可以是空气、液体或半导体材料的任意组合，所述第一结构层的厚度为30nm～3000nm。
8.根据权利要求1所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述衬底层的介电常数为3～13.5。
9.基于权利要求1～8任一项所述的一种人工带隙结构光学谐振腔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底层，在衬底层上依次外延正方晶格光子晶体层、过渡层、第一结构层，得到人工带隙结构光学谐振腔。
10.一种基于权利要求1～9任一项所述的或通过权利要求9所制备的人工带隙结构光学谐振腔的激光器。
...【技术特征摘要】
1.一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述光学谐振腔自上而下包括：第一结构层、过渡层、正方晶格光子晶体层及衬底层，所述正方晶格光子晶体层包括低折射率的数个圆柱体和高折射率的结构板，所述正方晶格光子晶体层上均匀设有多个孔洞，所述正方晶格光子晶体层用于提供非简并光子能带结构，获得相互耦合的相邻能带，使得参与耦合的每一条能带上具有分立的连续域束缚态。
2.根据权利要求1所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述正方晶格光子晶体层的周期为a纳米，圆柱体底面的半径在0.2a～0.3a纳米，圆柱高度为0.6a～0.8a纳米。
3.根据权利要求2所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，所述正方晶格光子晶体层包括高介电常数组分和低介电常数组分，所述高介电常数组分的介电常数为6～14.5，低介电常数组分的低介电常数为2～11。
4.根据权利要求2所述的一种人工带隙结构光学谐振腔，其特征在于，过渡层为厚度为0.05a～0.3a的均匀薄膜，所述薄膜的介电常数在4～12.5。
5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：巫江，李传林，任翱博，唐枝婷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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