In diesem Artikel wird ein wellenleiterbasierter externes Halbleiterlaser mit eindimensionaler photonischer Kristall-Nanokavität vorgeschlagen. Durch die Kopplung eines reflektierenden Halbleiteroptischen Verstärkers mit einer siliziumbasierten Nanokavität wurde ein hybrider integrierter Laser realisiert. Die Nanokavität weist einen hohen Qualitätsfaktor, ein kleines Modenvolumen und kompakte Abmessungen auf und ist das zentrale passive Bauelement zum Aufbau eines schmalbandigen, abstimmbaren externen Halbleiterlasers. Wir haben ein umfassendes Simulationsmodell für den wellenleiterbasierten externen Laser mit Nanokavität entwickelt, den Modekonverter optimiert, um eine effiziente Kopplung zwischen reflektierendem Halbleiteroptischen Verstärker und siliziumbasiertem monomode linearen Wellenleiter zu erreichen, und den Einfluss von Modenkonverter-Einfügungsverlusten sowie externen Kavitätenreflektivitäten auf die Emissionseigenschaften des Lasers untersucht. Wir stellten fest, dass durch Änderung des Brechungsindex der Umgebung der Nanokavität eine effiziente Abstimmung der Laserwellenlänge möglich ist, wobei die simulierte Abstimm-Effizienz 120 nm/RIU beträgt. Die Größe der Nanokavität des entworfenen externen Lasers beträgt lediglich 0,7 μm × 20 μm, die simulierte Linienbreite beträgt 30 kHz.

externer Halbleiterlaser; Nanokavität; siliziumbasierte Photonik; hybride Integration