用于光束整形的表面等离子体双光栅结构

为了对双边布拉格反射波导半导体激光器的远场双瓣特性进行整形,使之合并成为单瓣出光远场,在布拉格反射波导的出光腔面上制作了表面等离子体双光栅结构。利用Au-SiO₂光栅结构对表面等离子体的耦合效应和表面等离子体的透射增强现象将双瓣远场耦合成为单瓣出射,然后通过Au-Si₃N₄光栅结构将透射的表面等离子体耦合成为光子进行准直出射,最终得到单瓣准直的远场光斑。计算结果表明：当Au-SiO₂光栅厚度为50 nm,填充因子为0.5,光栅周期为350 nm;Au-Si₃N₄光栅厚度为70 nm,填充因子为0.5,光栅周期为660 nm时可以得到远场发散角压缩到6.1°的整形光斑,比没有双光栅结构的发散角缩小了3.6倍;其远场透射光功率达到了模式光源的62%,是没有双光栅结构单瓣出射功率的1.59倍;同时腔面反射率也降低到12.4%,是没有双光栅结构的0.53倍。结果显示,提出的双光栅结构优化了布拉格反射波导半导体激光器的出光远场特性。     

1.5μm波段硅基金属光栅单向透射的研究

为了在硅衬底上制作全光逻辑元件,实现1.5μm波长的单向透射性,设计了一种基于硅衬底的复合金属光栅,利用光子在不同方向上入射到金属光栅表面时,耦合成表面等离子体的条件不同,通过FDTD数值仿真和优化,通过对光栅结构的优化和调节复合光栅的参数,实现了在1.5μm波段单向透射,正向入射光的透射率可达39%,对应的透射对比率可达9.4。这一研究成果可以应用于全光逻辑回路和全光二极管的设计。