【摘 要】
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本研究创新性地提出氮化镓基有源型悬空薄膜结构和异质结构型光子晶体谐振腔相结合,开展在蓝光波段的谐振特性研究。异质结构微腔通过改变腔结构参数,实现谐振频率、模场体积和品质因子等谐振特性的可调控。结合悬空薄膜的层结构设计同时可以实现具有较高有源层耦合强度和光子晶体层耦合强度的小模场体积的低损耗谐振特征。本研究首先运用时域有限差分法根据谐振波长和品质因子Q变化规律优化出无限面积光子晶体的刻蚀深度,晶格常
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本研究创新性地提出氮化镓基有源型悬空薄膜结构和异质结构型光子晶体谐振腔相结合,开展在蓝光波段的谐振特性研究。异质结构微腔通过改变腔结构参数,实现谐振频率、模场体积和品质因子等谐振特性的可调控。结合悬空薄膜的层结构设计同时可以实现具有较高有源层耦合强度和光子晶体层耦合强度的小模场体积的低损耗谐振特征。本研究首先运用时域有限差分法根据谐振波长和品质因子Q变化规律优化出无限面积光子晶体的刻蚀深度,晶格常数和空气孔半径参数,并得出面外损耗。接着减小光子晶体的面积研究谐振波长和Q值的变化,计算出特定面积下的面内损耗。在此基础上以边长为6μm光子晶体为核心层,根据能带结构关系和Q值设计优化包层的空气孔半径和周期数,然后固定上述参数,研究不同核心区面积对Q值和谐振波长的影响。通过比较不同参数下的Q值,模场体积和耦合强度,选择具有高Q/Vm的微腔参数。最后研究了晶格类型对微腔特性的影响。本设计利用异质结构的能带带隙实现低损耗面内反馈,谐振波长451nm附近,Q值为10~4量级,同时具有小模场体积和腔体大小,Q/Vm达到10~4,该研究为蓝光波段高Q/Vm微腔的结构参数设计提供参考,同时为基于此微腔的具有高速调制特性的蓝光激光器的制备实现提供了有力的设计和理论保障。
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