Características del modo en el borde de banda en el punto Γ₂ y la regulación de parámetros estructurales en PCSEL de red cuadrada con poros tipo C

ZHANG Dayong ,  

ZHANG Jianwei ,  

WU Hao ,  

ZHOU Yinli ,  

CHEN Chao ,  

NING Yongqiang ,  

WANG Lijun ,  

摘要

Diseño de un láser de emisión superficial en cristal fotónico (PCSEL) con red cuadrada de poros de aire 'tipo C' con constante de red de 294 nm, basado en métodos de elementos finitos para simulación numérica. Mediante el método de expansión en ondas planas se verificó que los cuatro modos de resonancia en la banda en el punto de alta simetría Γ₂ de la banda del cristal fotónico están dentro del cono de luz, son modos de fuga que permiten la emisión fuera del plano, y se confirmó que la asimetría en la distribución del campo óptico en el plano es el mecanismo clave para controlar la difracción vertical. Entre los cuatro modos de borde escindidos en el punto Γ₂, el modo A con la frecuencia más baja posee la asimetría más débil y el valor de Q más alto (7.1×10⁵), convirtiéndose en el modo de emisión con longitud de onda de 980.6 nm. Se estudió además la regulación del relleno y el período de la red: aumentar el relleno provoca un desplazamiento azul de la longitud de onda y una disminución exponencial de Q; el factor de confinamiento de la capa activa aumenta mientras que el factor de confinamiento de la capa de cristal fotónico disminuye linealmente; aumentar el período de la red provoca un desplazamiento casi lineal hacia el rojo en la longitud de onda con poco efecto en Q y factores de confinamiento. Sobre esta base, se propuso una estrategia de optimización cooperativa multiparamétrica: el período de la red determina principalmente la longitud de onda objetivo, mientras que el relleno domina la optimización del valor Q y el confinamiento del campo óptico. El estudio revela los principios internos de la restricción óptica vertical en el PCSEL, proporcionando soporte teórico y rutas de optimización para el diseño de dispositivos de alto rendimiento.

关键词

Láser de emisión superficial en cristal fotónico;Poros tipo C;Relleno;Período de red;Factor de confinamiento del campo óptico

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