3次元フォトニック結晶による自然放出制御と点欠陥レーザ作製に関する研究

利用3D光子晶体进行自发发射控制和点缺陷激光制造的研究

基本信息

批准号：
02J01995
负责人：
小川新平
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究ではこれまでに、9層3次元フォトニック結晶に発光体と欠陥を導入した試料を作製することにより、完全フォトニックバンドギャップによる発光の減衰と、欠陥共振器による共振モードの制御を明らかにした。しかし、9層構造では欠陥共振器のQ値が100程度であり、レーザ発振には至らない。本年度は3次元フォトニック結晶を用いた点欠陥レーザの実現に向けて、非常に高いQ値(〜5000)が見込める17層構造の作製を行った。本研究においては、ウエハ融着法によりストライプ構造を積層することで多層化を行っている。そこで多層化した場合の融着条件を求めた。以下に得られた知見をまとめる・4層以上の多層化試料の場合、最高加熱温度(4層においては525℃)で加熱を行う前に、僅かに低い温度(4層においては475℃)で加熱することにより、より安定した界面状態を形成することが可能となり、歩留まりが向上した。・8層構造の融着条件を515℃・2時間であることを見出し、さらに、今回初めて8層積層構造に発光体を融着することに成功した。・最終的に、8層積層構造に発光体を融着した試料に別の8層積層構造を組み合わせることにより、17層3次元フォトニック結晶に発光体ならびに欠陥を導入した試料の作製に成功した。本試料は17層構造であるため、非常に大きな完全フォトニックバンドギャップ効果が期待される。よって欠陥モードにおいてはパーセル効果などの現象が予測され、今後発光特性を評価することにより、自然放出と誘導放出の境界が曖昧となるような零閾値レーザの実証が成されると考えられる。

在这项研究中，我们先前已经揭示了由于制造有缺陷的谐振器，通过制造样品将发射极和缺陷引入9层3D光子晶体，通过使用有缺陷的谐振器，通过使用有缺陷的谐振器来控制发射模式。但是，在9层结构中，有缺陷的谐振器的Q值约为100，并且不会导致激光振荡。今年，为了使用3D光子晶体实现点缺陷激光器，我们制造了17层结构，该结构可能具有很高的Q值（〜5000）。在这项研究中，通过通过晶圆融合方法堆叠条纹结构来实现多个层。因此，确定了多层层的融合条件。总结了下面获得的发现：对于具有四个或多个层的多层样品，在稍低的温度（475°C的四层）中加热，然后在最大加热温度（四层为525°C）加热之前，可以形成更稳定的界面界面状态，从而提高了产量。 - 发现8层结构的融合条件为515°C 2小时，这一次，我们首次成功将发光材料融合到8层层压结构中。 - 最后，通过将另一个8层层压结构与一个样品相结合，其中发光材料融合到8层层压结构中，我们成功地制造了一个样品，其中发光材料和缺陷被引入17层3D光子晶体中。该样品具有17层的结构，并且预期具有非常大的全光子带效应。因此，在缺陷模式下预测了诸如包裹效应之类的现象，并且通过评估将来的发射特性，可以认为可以以一种自发性和刺激发射之间的边界的方式证明零阈值激光器会被平淡。