Спроектирована фотонная кристаллическая поверхность с четырёхугольной решёткой типа «C-образный» воздушный отверстий со значением постоянной решётки 294 нм и лазер с излучением с поверхности фотонной кристаллической решётки (PCSEL), основанный на этом, выполнена численная симуляция методом конечных элементов. С помощью метода разложения плоской волны подтверждено, что четыре резонансных режима на краю зоны у точки высокой симметрии Γ₂ находятся внутри светового конуса и являются утечечными режимами, допускающими излучение вне поверхности; подтверждено, что внутри плоскости асимметрия распределения светового поля является ключевым механизмом регулирования вертикального дифракционного излучения. Из четырёх расщеплённых краевых мод в точке Γ₂ режим А с наинизшей частотой обладает наименьшей асимметрией и самым высоким фактором качества (7.1×10⁵) и становится режимом излучения с длиной волны 980.6 нм. Дополнительно исследована зависимость регулирования коэффициента заполнения и периода решётки: с ростом коэффициента заполнения длина волны сдвигается в синюю сторону, фактор качества экспоненциально падает, фактор ограниченности активного слоя растёт, а фактор ограниченности слоя фотонной кристаллической решётки уменьшается линейно; увеличение периода решётки приводит к почти линейному красному сдвигу длины волны с небольшим влиянием на фактор качества и факторы ограниченности. На основе этого предложена многопараметрическая кооперативная оптимизационная стратегия: период решётки главным образом задаёт целевую длину волны, коэффициент заполнения оптимизирует фактор качества и ограничение светового поля. Исследование раскрывает внутренние принципы оптического ограничения по вертикали в PCSEL, предоставляя теоретическую поддержку и пути оптимизации для проектирования высокопроизводительных устройств.

Фотонный кристалл с излучением с поверхности;C-образные отверстия;Коэффициент заполнения;Период решётки;Фактор ограничения светового поля