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氧化孔形状对光子晶体垂直腔面发射激光器模式的影响

刘发 徐晨 赵振波 周康 解意洋 毛明明 魏思民 曹田 沈光地

氧化孔形状对光子晶体垂直腔面发射激光器模式的影响

刘发, 徐晨, 赵振波, 周康, 解意洋, 毛明明, 魏思民, 曹田, 沈光地
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  • 用时域有限差分方法对氧化孔限制型外腔式光子晶体垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 在小氧化孔下氧化孔形状对激光器模式特性的影响进行了模拟计算. 建立了三维光子晶体面发射激光器光场计算模型, 分析了氧化孔形状变化对器件远场特性与频率特性的影响. 研究发现, 氧化孔形状可影响光子晶体VCSEL的模式特性, 尤其是频谱特性. 从模场分布的角度可解释为菱形氧化孔的对称性与高阶模的不一致. 但随着光子晶体刻蚀深度的增加和氧化孔的增大, 这种影响逐渐减小, 分析解释了其原因. 研究结果为提高光子晶体面发射激光器的性能提供了参考.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划 (863计划) (批准号: 2008AA03Z402)、北京市自然科学基金(批准号: 4092007) 和国家自然科学基金(批准号: 61076044)资助的课题.
    [1]

    Zhang W L, Pan W, Luo B, Li X F, Zou X H, Wang M Y 2007Chin. Phys. 16 1996

    [2]

    Tomasz C, Maciej D, Krassimir P 2007 Opt. Exp. 15 1301

    [3]

    Song D S, Kim S H, Park H G, Kim C K, Lee Y H 2002 Appl.Phys. Lett. 80 3901

    [4]

    Yokouchi N, Danner A J, Choquette K D 2003 Appl. Phys. Lett.82 3608

    [5]

    Siriani D F, Tan M P, Kasten A M, Harren L A C, Leisher P O,Sulkin J D, Raftery J J, Danner A J, Giannopoulos A V, ChoquetteK D 2009 J. Sel. Top. Quantum Electron. 15 909

    [6]

    AliasMS, Shaari S, Leisher P O, Choquette K D 2010 Appl. Phys.B: Lasers and Optics 100 453

    [7]

    Huang J, Guo X, Qu H W, Lian P, Zhu W J, Zou D X, Shen G D2003 Semiconductor Optoelectronics 24 341 (in Chinese) [黄静, 郭霞, 渠红伟, 廉鹏, 米文军, 邹德恕, 沈光地 2003 半导体光电 24 341]

    [8]

    Ivanov P S, Sukhoivanov I A 2000 2nd International Conferenceon Transparent Optical Networks Gdansk, Poland 213

    [9]

    Bienstman P, Baets R, Vukusic J, Larsson A, Noble M J, BrunnerM, Gulden K, Debernardi P, Fratta L, Bava G P, Wenzel H,Benjamin K, Conradi O, Pregla R, Riyopoulos S A, Seurin J F P,Chuang S L 2001 J. Quantum Electron. 37 1618

    [10]

    Sharizal A M, Leisher P O, Choquette K D, Choudhury P K, MitaniS M, Razman Y M, Fatah A M A 2007 Optik 120 121

    [11]

    Czyszanowski T, Sarzata R P, Ptukasz, Dems M, Wasiak M,Nakwaski W, Panajotov K 2007 J. Quantum Electron. 43 1041

    [12]

    Liu A J, Xing M X, Qu HW, ChenW, ZhouWJ, ZhenWH 2010Acta Phys. Sin. 59 1035 (in Chinese) [刘安金,刑名欣, 渠红伟, 陈微, 周文君, 郑婉华 2010 物理学报 59 1035]

    [13]

    Wang B Q, Xu C, Liu Y M, Xie Y Y, Liu F, Zhao Z B, Zhou K,Shen G D 2010 Acta Phys. Sin. 59 8542 (in Chinese) [王宝强, 徐晨, 刘英明, 解意洋, 刘发, 赵振波, 周康, 沈光地 2010物理学报 59 8542]

    [14]

    Wu J, Summers H D 2010 Chin. Phys. B 19 014213

    [15]

    Guo C Z, Chen S L 1997 Acta Phys. Sin. 46 1731 (in Chinese)[郭长志, 陈水莲 1997 物理学报 46 1731]

    [16]

    Peng H L, Han Q, Yang X H, Niu Z C 2007 Acta Phys. Sin. 56863 (in Chinese) [彭红玲, 韩勤, 杨晓红, 牛智川 2007 物理学报 56 863]

    [17]

    Xiong Z G, Li Z Y, Zhang D Z 2008 Chin. Phys. Lett. 25 3292

    [18]

    Zhao Z M 2006 Ph. D. Dissertation (Institute of Semiconductor,Chinese Academy of Sciences, Beijing) [赵致民 2006 博士学位论文 (北京, 中国科学院半导体研究所)]

    [19]

    Ge D B, Yan Y B 2001 Finite-Difference Time-Domain Methodfor Electromagnetic Waves (1St Ed.) (Xi' an: Xidian UniversityPress) p90 (in Chinese) [葛德彪 2001 电磁波时域有限差分方法 (第一版)第90页]

    [20]

    Grabherr M, Jeger R, Michalzik R, Weigl B, Reiner G, Ebeling KJ 1997 Photon. Technol. Lett. 9 1304

    [21]

    Liu A J, Xing M X, Qu H W, Chen W, Zhou W J, Zheng W H2009 Appl. Phys. Lett. 94 191105

    [22]

    Yan J X 2006 Principles and Applications of Laser Technology(1St Ed.) (Beijing: Beijing Institute of Technology Press) p96 (inChinese) [阎吉祥 2006 激光原理技术及应用 (第一版) 第96页]

    [23]

    Xie Y Y, Xu C, Kan Q, Wang C X, Liu Y M, Wang B Q, Chen HD, Shen G D 2010 Chin. Phys. Lett. 27 024206

  • [1]

    Zhang W L, Pan W, Luo B, Li X F, Zou X H, Wang M Y 2007Chin. Phys. 16 1996

    [2]

    Tomasz C, Maciej D, Krassimir P 2007 Opt. Exp. 15 1301

    [3]

    Song D S, Kim S H, Park H G, Kim C K, Lee Y H 2002 Appl.Phys. Lett. 80 3901

    [4]

    Yokouchi N, Danner A J, Choquette K D 2003 Appl. Phys. Lett.82 3608

    [5]

    Siriani D F, Tan M P, Kasten A M, Harren L A C, Leisher P O,Sulkin J D, Raftery J J, Danner A J, Giannopoulos A V, ChoquetteK D 2009 J. Sel. Top. Quantum Electron. 15 909

    [6]

    AliasMS, Shaari S, Leisher P O, Choquette K D 2010 Appl. Phys.B: Lasers and Optics 100 453

    [7]

    Huang J, Guo X, Qu H W, Lian P, Zhu W J, Zou D X, Shen G D2003 Semiconductor Optoelectronics 24 341 (in Chinese) [黄静, 郭霞, 渠红伟, 廉鹏, 米文军, 邹德恕, 沈光地 2003 半导体光电 24 341]

    [8]

    Ivanov P S, Sukhoivanov I A 2000 2nd International Conferenceon Transparent Optical Networks Gdansk, Poland 213

    [9]

    Bienstman P, Baets R, Vukusic J, Larsson A, Noble M J, BrunnerM, Gulden K, Debernardi P, Fratta L, Bava G P, Wenzel H,Benjamin K, Conradi O, Pregla R, Riyopoulos S A, Seurin J F P,Chuang S L 2001 J. Quantum Electron. 37 1618

    [10]

    Sharizal A M, Leisher P O, Choquette K D, Choudhury P K, MitaniS M, Razman Y M, Fatah A M A 2007 Optik 120 121

    [11]

    Czyszanowski T, Sarzata R P, Ptukasz, Dems M, Wasiak M,Nakwaski W, Panajotov K 2007 J. Quantum Electron. 43 1041

    [12]

    Liu A J, Xing M X, Qu HW, ChenW, ZhouWJ, ZhenWH 2010Acta Phys. Sin. 59 1035 (in Chinese) [刘安金,刑名欣, 渠红伟, 陈微, 周文君, 郑婉华 2010 物理学报 59 1035]

    [13]

    Wang B Q, Xu C, Liu Y M, Xie Y Y, Liu F, Zhao Z B, Zhou K,Shen G D 2010 Acta Phys. Sin. 59 8542 (in Chinese) [王宝强, 徐晨, 刘英明, 解意洋, 刘发, 赵振波, 周康, 沈光地 2010物理学报 59 8542]

    [14]

    Wu J, Summers H D 2010 Chin. Phys. B 19 014213

    [15]

    Guo C Z, Chen S L 1997 Acta Phys. Sin. 46 1731 (in Chinese)[郭长志, 陈水莲 1997 物理学报 46 1731]

    [16]

    Peng H L, Han Q, Yang X H, Niu Z C 2007 Acta Phys. Sin. 56863 (in Chinese) [彭红玲, 韩勤, 杨晓红, 牛智川 2007 物理学报 56 863]

    [17]

    Xiong Z G, Li Z Y, Zhang D Z 2008 Chin. Phys. Lett. 25 3292

    [18]

    Zhao Z M 2006 Ph. D. Dissertation (Institute of Semiconductor,Chinese Academy of Sciences, Beijing) [赵致民 2006 博士学位论文 (北京, 中国科学院半导体研究所)]

    [19]

    Ge D B, Yan Y B 2001 Finite-Difference Time-Domain Methodfor Electromagnetic Waves (1St Ed.) (Xi' an: Xidian UniversityPress) p90 (in Chinese) [葛德彪 2001 电磁波时域有限差分方法 (第一版)第90页]

    [20]

    Grabherr M, Jeger R, Michalzik R, Weigl B, Reiner G, Ebeling KJ 1997 Photon. Technol. Lett. 9 1304

    [21]

    Liu A J, Xing M X, Qu H W, Chen W, Zhou W J, Zheng W H2009 Appl. Phys. Lett. 94 191105

    [22]

    Yan J X 2006 Principles and Applications of Laser Technology(1St Ed.) (Beijing: Beijing Institute of Technology Press) p96 (inChinese) [阎吉祥 2006 激光原理技术及应用 (第一版) 第96页]

    [23]

    Xie Y Y, Xu C, Kan Q, Wang C X, Liu Y M, Wang B Q, Chen HD, Shen G D 2010 Chin. Phys. Lett. 27 024206

  • [1] 王宝强, 徐晨, 刘英明, 解意洋, 刘发, 赵振波, 周康, 沈光地. 光子晶体垂直腔面发射激光器的电流分布研究. 物理学报, 2010, 59(12): 8542-8547. doi: 10.7498/aps.59.8542
    [2] 杨红卫, 孟珊珊, 高冉冉, 彭硕. 光子晶体传输特性的时域精细积分法分析. 物理学报, 2017, 66(8): 084101. doi: 10.7498/aps.66.084101
    [3] 王 刚, 温激鸿, 韩小云, 赵宏刚. 二维声子晶体带隙计算中的时域有限差分方法. 物理学报, 2003, 52(8): 1943-1947. doi: 10.7498/aps.52.1943
    [4] 岳庆炀, 孔凡敏, 李康, 赵佳. 基于缺陷光子晶体结构的GaN基发光二极管光提取效率的有关研究. 物理学报, 2012, 61(20): 208502. doi: 10.7498/aps.61.208502
    [5] 刘安金, 邢名欣, 渠红伟, 陈微, 周文君, 郑婉华. 光子晶体波导对垂直腔面发射激光器光束远场形貌的调控. 物理学报, 2010, 59(2): 1035-1039. doi: 10.7498/aps.59.1035
    [6] 王同喜, 关宝璐, 郭霞, 沈光地. 载流子输运和寄生参数对隧道再生双有源区垂直腔面发射激光器调制特性的影响. 物理学报, 2009, 58(3): 1694-1699. doi: 10.7498/aps.58.1694
    [7] 关宝璐, 张敬兰, 任秀娟, 郭帅, 李硕, 揣东旭, 郭霞, 沈光地. 具有宽调谐范围的微纳光机电系统可调谐垂直腔面发射激光器研究. 物理学报, 2011, 60(3): 034206. doi: 10.7498/aps.60.034206
    [8] 周广正, 李颖, 兰天, 代京京, 王聪聪, 王智勇. 垂直腔面发射激光器与异质结双极型晶体管集成结构的设计和模拟. 物理学报, 2019, 68(20): 204203. doi: 10.7498/aps.68.20190529
    [9] 高晖, 孔凡敏, 李康, 陈新莲, 丁庆安, 孙静. 双层光子晶体氮化镓蓝光发光二极管结构优化的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 127807. doi: 10.7498/aps.61.127807
    [10] 赵绚, 刘晨, 马会丽, 冯帅. 基于波导间能量耦合效应的光子晶体频段选择与能量分束器. 物理学报, 2017, 66(11): 114208. doi: 10.7498/aps.66.114208
    [11] 左依凡, 李培丽, 栾开智, 王磊. 基于自准直效应的光子晶体异质结偏振分束器. 物理学报, 2018, 67(3): 034204. doi: 10.7498/aps.67.20171815
    [12] 刘漾, 巩华荣, 魏彦玉, 宫玉彬, 王文祥, 廖复疆. 有效抑制光子晶体加载矩形谐振腔中模式竞争的方法. 物理学报, 2009, 58(11): 7845-7851. doi: 10.7498/aps.58.7845
    [13] 沈晓鹏, 韩 奎, 李海鹏, 沈义峰, 王子煜. 光子晶体自准直光束偏振分束器. 物理学报, 2008, 57(3): 1737-1741. doi: 10.7498/aps.57.1737
    [14] 钟琪, 韩奎, 沈晓鹏, 童星, 吴琼华, 李明雪, 吴玉喜. Archimedes 32,4,3,4结构光子晶体中与偏振无关的自准直分束器. 物理学报, 2010, 59(10): 7060-7065. doi: 10.7498/aps.59.7060
    [15] 魏兵, 董宇航, 王飞, 李存志. 基于移位算子时域有限差分的色散薄层节点修正算法. 物理学报, 2010, 59(4): 2443-2450. doi: 10.7498/aps.59.2443
    [16] 赵红东, 康志龙, 王胜利, 陈国鹰, 张以谟. 高速调制响应垂直腔面发射激光器中的微腔效应. 物理学报, 2003, 52(1): 77-80. doi: 10.7498/aps.52.77
    [17] 彭红玲, 韩 勤, 杨晓红, 牛智川. 1.3μm量子点垂直腔面发射激光器高频响应的优化设计. 物理学报, 2007, 56(2): 863-870. doi: 10.7498/aps.56.863
    [18] 杨 浩, 郭 霞, 关宝璐, 王同喜, 沈光地. 注入电流对垂直腔面发射激光器横模特性的影响. 物理学报, 2008, 57(5): 2959-2965. doi: 10.7498/aps.57.2959
    [19] 郝永芹, 冯源, 王菲, 晏长岭, 赵英杰, 王晓华, 王玉霞, 姜会林, 高欣, 薄报学. 808nm大孔径垂直腔面发射激光器研究. 物理学报, 2011, 60(6): 064201. doi: 10.7498/aps.60.064201
    [20] 毛明明, 徐晨, 魏思民, 解意洋, 刘久澄, 许坤. 质子注入能量对垂直腔面发射激光器的阈值和功率的影响. 物理学报, 2012, 61(21): 214207. doi: 10.7498/aps.61.214207
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-05
  • 修回日期:  2011-06-16
  • 刊出日期:  2012-03-05

氧化孔形状对光子晶体垂直腔面发射激光器模式的影响

  • 1. 光电子技术省部共建教育部重点实验室(北京工业大学), 北京 100124
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划 (863计划) (批准号: 2008AA03Z402)、北京市自然科学基金(批准号: 4092007) 和国家自然科学基金(批准号: 61076044)资助的课题.

摘要: 用时域有限差分方法对氧化孔限制型外腔式光子晶体垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 在小氧化孔下氧化孔形状对激光器模式特性的影响进行了模拟计算. 建立了三维光子晶体面发射激光器光场计算模型, 分析了氧化孔形状变化对器件远场特性与频率特性的影响. 研究发现, 氧化孔形状可影响光子晶体VCSEL的模式特性, 尤其是频谱特性. 从模场分布的角度可解释为菱形氧化孔的对称性与高阶模的不一致. 但随着光子晶体刻蚀深度的增加和氧化孔的增大, 这种影响逐渐减小, 分析解释了其原因. 研究结果为提高光子晶体面发射激光器的性能提供了参考.

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