一种非对称激射的涡旋激光器

本发明属于激光器，具体涉及一种非对称激射的涡旋激光器。

背景技术：

1、二维光子晶体板是一种面内具有介电常数空间周期性的结构。该结构具有复杂的光子能带结构，能够在亚波长尺度与光发生相互作用，并对光的频率、相位、偏振、幅度、轨道角动量和自旋角动量等属性进行调控，因此具有非常广阔的应用前景，也受到国内外科研工作者们的广泛关注。

2、二维光子晶体板存在着理论上无穷大q因子的谐振腔，并能够根据材料和结构参数进行设计。将增益介质与二维光子晶体板进行结合，能够实现涡旋激光出射。这一现象目前已得到理论和实验的广泛验证。但现有的基于二维光子晶体板的激光器，在功能上难以实现向上和向下辐射通道产生不同非零轨道角动量的涡旋光束，功能性略显欠缺，为解决此问题，可以利用对称性理论指导设计二维光子晶体板偏振场的演化，实现辐射场的上下通道不同拓扑性质，从而光子晶体板的上下两侧都可以出射涡旋光束，且携带不同的轨道角动量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非对称激射的涡旋激光器，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种非对称激射的涡旋激光器，应用一种非对称激射结构，包括：

4、单层光子晶体板，所述单层光子晶体板上设置有面内的二维周期性结构，由椭圆形空气柱作为单胞结构；

5、衬底，所述衬底设置在单层光子晶体板底部。

6、优选的，所述单层光子晶体板的晶格常数a＝526nm，单层光子晶体板厚度d为592nm，椭圆形所述空气柱的半长轴a1＝187nm，半短轴b1＝131nm，所述结构参数a、d、a1和b1对应1550nm工作波长并随工作波长变化等比例缩放。

7、优选的，通过引入衬底来打破关于光子晶体板平面的镜面对称性。

8、优选的，所述单层光子晶体板选用折射率为3.4的i ngaasp材料体系，所述衬底选用折射率为1.45的s io2材料。

9、优选的，所述单层光子晶体板选用材料体系包括gaas、gan。

10、一种非对称激射的涡旋激光器的制备方法，具体包括以下步骤：

11、s1、使用低压等离子体增强化学气相沉积法pecvd在绝缘层衬底上沉积介质层；

12、s2、利用电子束曝光ebl和反应离子刻蚀技术ri e实现光子晶体结构的刻蚀；

13、s3、将s2所得结构与泵浦源结合，集成激光器。

14、一种集成电泵浦系统的非对称激射的涡旋激光器，包括：

15、n电极，所述n电极底部设置有n接触层；

16、有源层，所述有源层设置在n接触层下方，所述有源层上下两侧分别设置有上分离限制异质结构和下分离限制异质结构；

17、p接触层，所述p接触层设置在下分离限制异质结构下方，且所述p接触层上方设置有p电极；

18、s io2衬底，所述s io2衬底设置在p接触层下方；

19、所述n接触层、上分离限制异质结构、有源层和下分离限制异质结构上设置有多个空气柱。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明基于传统的二维光子晶体板结构，利用对称性与结构参数对偏振场演化的影响，通过引入衬底，打破了面外对称性，实现向上和向下的辐射通道不同的远场辐射特性，从而可用于产生不同轨道角动量(oam)的涡旋光束。相比于以往的借助多层光子晶体板或者倾斜空气柱、介质柱等方式来打破面外对称性，本产品只利用到了衬底，结构上更加简单，易于制造，且对于结构参数具有鲁棒性。与此同时，使用上、下不同的辐射通道，就可切换不同oam的涡旋出射。

技术特征：

1.一种非对称激射的涡旋激光器，应用一种非对称激射结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种非对称激射的涡旋激光器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种非对称激射的涡旋激光器，其特征在于：通过引入衬底(3)来打破关于光子晶体板平面的镜面对称性。

4.根据权利要求3所述的一种非对称激射的涡旋激光器，其特征在于：所述单层光子晶体板(1)选用折射率为3.4的ingaasp材料体系，所述衬底(3)选用折射率为1.45的sio2材料。

5.根据权利要求3所述的一种非对称激射的涡旋激光器，其特征在于：所述单层光子晶体板(1)选用材料体系包括gaas、gan。

6.一种非对称激射的涡旋激光器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

7.一种集成电泵浦系统的非对称激射的涡旋激光器，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及激光器领域，具体公开了一种非对称激射的涡旋激光器；本发明基于传统的二维光子晶体板结构，利用对称性与结构参数对偏振场演化的影响，通过引入衬底，打破了面外对称性，实现向上和向下的辐射通道不同的远场辐射特性，从而可用于产生不同轨道角动量(OAM)的涡旋光束。相比于以往的借助多层光子晶体板或者倾斜空气柱、介质柱等方式来打破面外对称性，本产品只利用到了衬底，结构上更加简单，易于制造，且对于结构参数具有鲁棒性。与此同时，使用上、下不同的辐射通道，就可切换不同OAM的涡旋出射。

技术研发人员：寇君龙,王为民,陈佳乐,周子昕,陆延青
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14