東京大學(xué)傳授荒川泰彥的研究小組發(fā)布，運(yùn)用具有3維(3D)結(jié)構(gòu)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(guān)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(xué)版”半導(dǎo)體的人工結(jié)構(gòu)體。粗淺半導(dǎo)體由10nm左右的原子列以及在個(gè)中活動(dòng)的電子等組成，與此不合，光子晶體則由人工方法按數(shù)百nm的距離組成的周期性結(jié)構(gòu)以及管線組成。相當(dāng)于半導(dǎo)體的帶隙的構(gòu)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(jié)構(gòu)光子晶體的研發(fā)為主體。此次，荒川的小組制造了3D光子晶體，并確認(rèn)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(gè)塑料模子”。詳細(xì)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(jīng)由樹立而成。
與粗淺塑料模子不合的是，上述部件極端纖細(xì)，為約10μm見方、厚150nm。該小組經(jīng)由“Micro Manipulation”電子顯微鏡進(jìn)行手義務(wù)業(yè)，運(yùn)用了25枚部件樹立制造而成。因?yàn)檫@些操作要求有相當(dāng)高的手藝，因而，“1天制造1個(gè)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(wù)”(荒川)。那時(shí)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(jié)構(gòu)的缺陷共振器，并且，由InAs組成的量子點(diǎn)在各部件上分3層進(jìn)行植入。
荒川的小組察看到，當(dāng)向制成的3D光子晶體照射激重用激光時(shí)，只需波長為1.2μm的光被封鎖于個(gè)中。該小組透露，Q值約為4萬，半幅值為0.031nm，封鎖工夫?yàn)閿?shù)十ps。該Q值“以3D光子晶體來說為世界最高值”(荒川)。
當(dāng)進(jìn)一步增強(qiáng)受激光之后，其以1.2μm的波長發(fā)生振蕩，并釀成激光。
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