InGaAsP/InP二维半导体光子晶体激光器的研究

光子晶体具有调控光子的能力,而光子晶体激光器的实现则证实了这种调控能力.描述了基于InGaAsP/InP材料的二维半导体光子晶体激光器的研究,主要介绍了点缺陷型光子晶体微腔激光器的理论设计、模拟分析及与器件性能的比较.理论上采用平面波展开法和三维有限时域差分法,分析了通过采用调整点缺陷腔的最近临空气孔的尺寸,可以提高光学微腔的品质因子Q,从而提高激光器的工作性能,降低激光器的激射阈值,实验中研制了不同近邻孔径尺寸的激光器,观测到激光器激射阈值降低的现象,实验结果与理论模拟相一致,除此之外,还实现了光子晶体三角形腔和H2腔激光器的激射.     

二维光子晶体的制备及应用

主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体器件，并着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广阔的应用前景．     

光子晶体半导体激光器

日本ROM公司利用与京都大学教授野田进氏合作开发的二维光子晶体，成功地研制出面发射单模单波长半导体激光器，不仅实现了只有以往约1／25以下的相当低的阈值，而且在-20℃下成功地进行了首次连续振荡。     

二维光子晶体的制备及应用

主要论述二维光子晶体的制备方法和二维光子晶体器件,并着重讨论了光子晶体在未来的光学器件集成方面广阔的应用前景。     

二维光子晶体带隙结构的研究

利用时域有限差分法模拟了二维光子晶体的带隙结构。通过改变二维光子晶体的结构、介电常数配比及存在缺陷时，在光频范围内模拟了二维光子晶体带隙结构的变化。     

半导体光子晶体激光器的研究进展

半导体光子晶体激光器已成为当今世界范围内的一个研究热点.简述了光子晶体的物理特性对优化半导体激光器的贡献,介绍了几种类型光子晶体激光器,详细阐述了器件的工作原理,并展望了光子晶体激光器的潜在应用前景.     

光子晶体调制半导体激光器侧模

为了实现半导体激光器的单侧模稳定工作,提出了一种在激光器的脊条两侧引入光子晶体结构滤除半导体激光器高阶侧模的方法。通过调整激光器上表面的刻蚀深度、光子晶体区域的条宽和间隔来改变激光器内部的模场分布,同时结合选择性的载流子注入来增强基模的激射优势,进而减少侧模的数量。实验上制作了主脊条宽度为6 m,光子晶体周期5 m,波长1 550 nm的半导体激光器。测试结果表明:在连续工作的情况下,电流300 mA的时候,高阶侧模受到抑制,水平发散角变为10.2,证实了光子晶体结构调制激光器侧模的可行性。     

完全禁带二维光子晶体的研究

利用平面波展开法,对存在完全禁带的正三角排列的气柱型二维光子晶体和蜂窝状排列的介质柱型二维光子晶体进行了研究,分析了柱的半径和介质折射率对完全禁带大小的影响,结果表明,正三角排列气柱型比蜂窝状排列介质柱型具有更大的最大带隙率,而且最大带隙率还可以通过介质折射率的改变来优化;蜂窝状排列介质柱型二维光子晶体最容易加工的结构刚好适合常见材料硅或砷化镓,具有更大的实用价值.     

二维光子晶体对面发射激光器横模控制研究

垂直腔面发射激光器的单模输出特性在光网络数据传输光互连、光存储和激光打印中有重要的应用.传统的氧化限制型垂直腔面发射半导体激光器由于串联电阻大、发热严重而很难工作在单模状态.二维光子晶体结构可以有效地控制垂直腔面发射激光器的横向模式,使器件工作在单模状态下.从理论上系统研究了光子晶体垂直腔面发射半导体激光器的单模条件,成功设计了一组单模光子晶体垂直腔面发射半导体激光器,并通过常规工艺制作出功率0.6 mW、边模抑制比大于30 dB、阈值电流4 mA、远场发散角8.4°、不受电流注入影响的单模光子晶体垂直腔面发射半导体激光器.实验证明:光子晶体可有效地进行横模控制.     

快速遗传算法优化计算二维光子晶体

采用平面波展开法和快速遗传算法优化设计具有大禁带的二维光子晶体.从随机产生的晶体结构开始,在遗传算法中引入占空比控制算符和傅里叶变换数据备份机制,快速搜索到了具有较大绝对禁带的正方晶格光子晶体,其最大完全禁带的相对宽度值为13.25%,并且制备难度较低.     

二维非线性光子晶体光开关的设计与仿真

光子晶体是一种介电常数周期性排列的人工介质,它对光具有可操纵性。将非线性材料运用到二维光子晶体中,即在普通二维光子晶体波导中引入非线性缺陷,通过控制输入光功率的大小,得到了不同情况下光波在波导中的传输情况,实现了＂开＂＂关＂作用,实验结果表明,开关时间极短,大致在1013—~1014数量级。     

InP薄膜网格结构二维光子晶体

使用转移矩阵方法设计了InP薄膜正方网格结构二维光子晶体的带隙结构.计算结果表明由单胞参数为250nm,填充比为0.45组成的正方网格结构,在可见光和近红外波段有两个不完全带隙存在,透射率接近于零.     

光通信波段二维光子晶体的研制

通过数值模拟方法设计微米和亚微米尺寸的光子晶体及其器件；在物理所微加工条件上在多种材料上制备二维可见光和近红外波段的光子晶体、微腔、波导及光子晶体波分复用器等；然后在我们已经建成的微区光学测试装置上完成对所制备光子晶体及器件的特性测试；结合实验研究光子晶体器件理论，优化设计，进一步研制出性能更好的光子晶体     

InP薄膜网格结构二维光子晶体

使用转移矩阵方法设计了InP薄膜正方网格结构二维光子晶体的带隙结构.计算结果表明:由单胞参数为250nm,填充比为0.45组成的正方网格结构,在可见光和近红外波段有两个不完全带隙存在,透射率接近于零.     

基于二维光子晶体的双谐振腔6通道WDM设计

针对全光通信网络容量和频谱效率问题，文章提出了一种基于二维(2-D)光子晶体点缺陷谐振腔与线缺陷波导耦合特性的双谐振腔6通道波分复用器(WDM)。运用2-D时域有限差分法进行性能参数分析，考虑相对折射率的影响，选择双谐振腔和单个直波导耦合的方式，实现了1 451、1 487、1 557、1 658、1 440和1 604 nm 6波长的波分复用。实验结果表明，该WDM具有高达218 nm的光谱覆盖范围，各通道的传输效率均高于91%,插入损耗均小于0.43 dB,通道间串扰均小于-9.2 dB,且大小也只有13.56μm×19.21μm,对光通信系统中粗波分复用非常有用，对于密集波分复用也有参考意义。     

二维正方柱结构光子晶体禁带的研究

利用平面波展开法通过计算机模拟仿真对二维正方排列介质方柱和空气方柱结构以及三角排列介质方柱和空气方柱结构进行了禁带研究。研究发现：这四种二维光子晶体结构都存在完全禁带。介质方柱结构具有较大的TM禁带,而空气方柱结构具有较大的TE禁带。当介质方柱宽度增大时,禁带中心频率均向低频移动,而当空气方柱宽度增加时,禁带中心频率均向高频移动。当增大材料折射率时,禁带中心频率均向低频移动。对于空气方柱结构,应该选取高折射率材料,以提高完全禁带的带隙率。     

二维光子晶体窄带滤波器研究

由于光子晶体存在带隙,只要在完整的二维光子晶体中引入线缺陷,那么原来处于禁带处特定波长的光也能沿着形成的波导传播,从而该光子晶体就具备了滤波的功能,再在线型波导的一侧设计个点缺陷,利用时域有限差分法分析发现,在缺陷处耦合出来的光不仅仅光强增大了,而且半高宽也变小了,这就与窄带滤波器的功能十分吻合。此外,只要根据光子晶体的晶格常数和椭圆介质柱的半径与窄带滤波器的中心波长关系,通过调整光子晶体的晶格常数和介质柱的半径,就可以改变窄带滤波器的中心波长。     

光子晶体及二维光子晶体波导

光子晶体是一种新兴的光学材料,其各种优异的光学特性可以用来制作所需要的光子晶体器件,。本文介绍了一维、二维、三维光子晶体的结构、特性及其主要的理论研究方法、实验制备方法,并着重阐述了二维光子晶体波导的特性及其制备方法及国内外研究进展。     

二维光子晶体三角形结构带隙研究

通过改变二维光子晶体三角形结构的晶格元胞半径、晶格周期和厚度,模拟其带隙变 化,分析变化规律,为二维光子晶体集成波导提供理论基础。     

嵌套式二维光子晶体滤波功能的研究

设计嵌套式二维光子晶体,利用有限差分法进行计算,发现在滤波功能上它要比单个 缺陷二维光子晶体滤波的范围要大,能量损失要小。