3D光子晶體制造出激光

　東京大學傳授荒川泰彥的研究小組發布，運用具有3維(3D)結構的光子晶體(Photonic Crystal)組成的共振器成功地完成了激光振蕩。有關概略已登載在2010年12月19日的“Nature Photonics”在線版上。

　　光子晶體是一種可稱為“光學版”半導體的人工結構體。粗淺半導體由10nm左右的原子列以及在個中活動的電子等組成，與此不合，光子晶體則由人工方法按數百nm的距離組成的周期性結構以及管線組成。相當于半導體的帶隙的構造，在光子晶體中被稱為“光子帶隙(Photonic Band Gap，PBG)”。

　　此前，光子晶體以二維結構光子晶體的研發為主體。此次，荒川的小組制造了3D光子晶體，并確認其可封鎖激光，并可完成激光振蕩。

　　制造得像塑料模子

　　荒川走漏顯示，此次的3D光子晶體“制造得像一個塑料模子”。詳細來說，就像粗淺塑料模子一樣是從名為“澆口(Runner)”的框架上切下各部件(Parts)制造而成的，此次的3D光子晶體也是在澆口中制造二維部件，然后拆下這些二維部件，經由樹立而成。

　　與粗淺塑料模子不合的是，上述部件極端纖細，為約10μm見方、厚150nm。該小組經由“Micro Manipulation”電子顯微鏡進行手義務業，運用了25枚部件樹立制造而成。因為這些操作要求有相當高的手藝，因而，“1天制造1個已是盡心竭力了。并且，只需研究室的特定成員可以完成該義務”(荒川)。那時的定位誤差為50nm。

　　3D光子晶體中間臨近的各部件采用不具有周期結構的缺陷共振器，并且，由InAs組成的量子點在各部件上分3層進行植入。

　　荒川的小組察看到，當向制成的3D光子晶體照射激重用激光時，只需波長為1.2μm的光被封鎖于個中。該小組透露，Q值約為4萬，半幅值為0.031nm，封鎖工夫為數十ps。該Q值“以3D光子晶體來說為世界最高值”(荒川)。

　　當進一步增強受激光之后，其以1.2μm的波長發生振蕩，并釀成激光。
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