[发明专利]一种实现高亮度水平远场单瓣分布的光子晶体激光器阵列

权利要求书

1.一种光子晶体激光器阵列，其特征在于，

包括两组交替排列的波导：第一波导(201)和第二波导(202)，沿该第一波导(201)和第二波导(202)的传播方向分为三个部分：模式耦合区(203)、光子晶体区(204)和发射区(205)，其中，

所述模式耦合区(203)用于产生阵列中相邻波导之间相互耦合的激光模式，并通过模式之间的竞争来输出稳定的反相模式；

所述光子晶体区(204)用于通过折射率的周期性变化，对所述模式耦合区(203)中输出的反相模式进行相位调制，使其在相邻波导之间的相位差从180°降低至90°以内，从而将反相模式转换成同相位分布的模式；

所述发射区(205)用于将所述光子晶体区(204)中输出的同相位分布的模式从激光器腔面稳定输出，产生一个单瓣远场图案。

2.根据权利要求1所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述激光器阵列具有叠层结构，所述叠层结构包括：

下电极(101)；

形成于该下电极之上的N型衬底(102)；

形成于该N型衬底之上的N型限制层(103)；

形成于该N型限制层之上的有源层(104)；

形成于该有源层之上的P型限制层(105)；

形成于该P型限制层之上的P型盖层(106)；

形成于该P型盖层之上的SiO₂绝缘层(107)；以及

形成于该SiO₂绝缘层之上的上电极(108)，其中，

所述第一波导(201)和第二波导(202)是由刻蚀P型盖层(106)的整个厚度和P型限制层(105)的部分厚度形成。

3.根据权利要求2所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述有源层(104)采用的材料为III-V族半导体材料或II-VI族半导体材料，增益谱峰值波长范围覆盖近紫外到红外波段。

4.根据权利要求2所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述模式耦合区(203)的波导通过刻蚀或腐蚀所述SiO₂绝缘层(107)形成电极窗口(203a)。

5.根据权利要求1所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述模式耦合区(203)的长度超过光子晶体区(204)长度的两倍。

6.根据权利要求1所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述第一波导(201)在模式耦合区(203)、光子晶体区(204)和发射区(205)内为均一宽度的第一条形波导；所述第二波导(202)在模式耦合区(203)和发射区(205)内为均一宽度的第二条形波导(202a)，在光子晶体区(204)内则包含两个锥形波导(202b)和一个第三条形波导(202c)。

7.根据权利要求6所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述第二条形波导(202a)的宽度与第一条形波导(201)的宽度相同，比第三条形波导(202c)的宽度大，且通过锥形波导(202b)和第三条形波导(202c)相连。

8.根据权利要求6所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述锥形波导(202b)的长度不超过光子晶体区(204)长度的十分之一。

9.根据权利要求6所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述第三条形波导(202c)的长度L由如下公式决定：L＝Δψ·λ/(2π·Δn)，其中Δψ为通过光子晶体区(204)的调制在第一波导(201)和第二波导(202)的光场之间产生的相移，Δn为在光子晶体区(204)内，第一波导(201)和第二波导(202)中传播的光场之间的有效折射率差。

10.根据权利要求9所述的光子晶体激光器阵列，其特征在于，所述相移Δψ的范围在(mπ-π/2)～mπ之间，其中m为奇数。