【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体纳米激光领域，尤其涉及一种利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器及方法。
技术介绍
1、半导体纳米激光器具有低阈值、高能效、体积小等优点，在从光互连到传感等领域有着广泛的应用前景。光子晶体激光器由于具有极小的光学模式，且材料是介质，损耗很小，成为低阈值纳米激光器主流研究方向。低阈值激光器首先需要解决的是辐射损耗高的问题。解决这一问题的最新方案是利用连续域中束缚态。连续域中束缚态(bic)是一种处于连续域而保持局域性的一种奇异现象,具有无限大品质因子(q值)。bic能够完美地局域光场，当对bic态进行扰动时，它能够转化成具有高品质因子的准bic态，极大地促进了光与物质的相互作用。bic通常存在于具有高对称性的微纳结构中，一般对应的是能带图上的高对称点。对称保护型bic是目前最常见的且被实验大量证实的一类bic，当高对称结构的对称性被破坏时，它能够转化为具有高品质因子(q值)的准bic态，而且q值能够被非对称参数有效调控。通常非对称参数越大，q值越小。
2、bic降低激光器阈值的原理是通过关闭所有可以让光逃逸的通道，使得光留在腔中，形成更强的正反馈效应。已有研究表明室温下的光泵浦bic腔激光器性能优异。
3、然而，在以往的bic激光器设计中，只考虑单一共振模式来匹配增益介质的发射波长，没有考虑增益介质吸收波长的共振匹配。尽管在其他类型的激光器中，有少量设计考虑到了吸收波长的增益匹配。但是，没有任何设计考虑过如何调优结构来使这种效应最大化。并且在调优结构的同时，使得匹配发射波长的共振模式
技术实现思路
1、本专利技术主要目的在于提供一种可以最大化增强泵浦光吸收率的激光器及其方法。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、提供一种利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，该激光器包括由多个呈周期性排列的光子晶体结构所形成的bic谐振腔，每个光子晶体结构包括由增益材料制成的实体结构，该实体结构上设有两对空气孔洞；
4、该光子晶体结构支持两个bic谐振模式，其中第一bic谐振模式为不辐射谐振模式，其波长与增益材料的发射波长重合；第二bic谐振模式为辐射谐振模式，其波长与泵浦光波长重合；
5、两对空气孔洞之间存在扰动，该扰动改变了第二bic谐振模式的辐射损耗，使其接近增益材料的吸收损耗。
6、接上述技术方案，通过改变其中一对空气孔洞的位置来增加扰动。
7、接上述技术方案，通过改变其中一对空气孔洞的面积来增加扰动。
8、接上述技术方案，通过改变其中一对空气孔洞的旋转角度来增加扰动。
9、接上述技术方案，通过缩放其中一对空气孔洞的比例来增加扰动。
10、接上述技术方案，若两对空气孔洞均为呈圆形或者正多边形。
11、接上述技术方案，若两对空气孔洞均呈椭圆形，则通过旋转其中一对空气孔洞角度来增加扰动。
12、接上述技术方案，增益材料为高折射率的多量子阱材料。
13、接上述技术方案，该激光器的材料吸收率为50％，非辐射的q值为1010。
14、本专利技术还提供一种利用光子晶体结构连续域中束缚态共振增强激光发射的方法，包括以下步骤：
15、s1、设计多个周期性排列的光子晶体结构，每个光子晶体结构包括由增益材料制成的实体结构，在该实体结构上设置两对完全相同的空气孔洞；
16、s2、通过仿真的方式调整光子晶体结构的厚度、微纳结构周期以及空气孔洞的形状，使得该光子晶体结构支持两个bic谐振模式，其中第一bic谐振模式为不辐射谐振模式，调整其波长与增益材料的发射波长重合；第二bic谐振模式为辐射谐振模式，调整其波长与泵浦光波长重合；
17、s3、通过仿真的方式连续增加其中一对空气孔洞的扰动因子，从而改变第二bic谐振模式的辐射损耗，使其接近增益材料的吸收损耗；
18、s4、根据仿真的结果制作相应的光子晶体结构。
19、接上述技术方案，步骤s2中具体包括以下步骤：
20、s21、选择两个bic谐振模式，其中第一bic谐振模式为不辐射谐振模式，第二bic谐振模式为辐射谐振模式；
21、s22、通过调节空气孔洞的大小和结构厚度来调节两个bic谐振模式的谐振频率间隔；
22、s23、通过调节光子晶体结构的结构周期调节相应的谐振频率，使得第一bic谐振模式下的波长与增益材料的发射波长重合，第二bic谐振模式下的波长与泵浦光波长重合。
23、本专利技术产生的有益效果是：本专利技术通过设计激光器内谐振腔的光子晶体结构使其支持两个bic谐振模式(包括不辐射谐振模式和辐射谐振模式)，且通过增加扰动的方式改变其中一个bic谐振模式(辐射模式)的辐射损耗，使其接近增益材料的吸收损耗，而不影响另一bic谐振模式。
24、进一步地，通过连续改变其中一对空气孔洞的扰动因子，使得其中一个bic模式下的辐射损耗不断减小，泵浦光吸收不断增加，当辐射损耗与材料损耗相等时，吸收达到最佳，即最终达到最佳泵浦光吸收。
25、进一步地，通过改变其中一对空气孔洞的位置、面积或者旋转角度来增加扰动的方式，均可以很好地调节辐射损耗，使其接近于增益材料的吸收损耗。
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1.一种利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，该激光器包括由多个呈周期性排列的光子晶体结构所形成的BIC谐振腔，每个光子晶体结构包括由增益材料制成的实体结构，该实体结构上设有两对空气孔洞；
2.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过改变其中一对空气孔洞的位置来增加扰动。
3.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过改变其中一对空气孔洞的面积来增加扰动。
4.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过改变其中一对空气孔洞的旋转角度来增加扰动。
5.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过缩放其中一对空气孔洞的比例来增加扰动。
6.根据权利要求5所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，若两对空气孔洞均为呈圆形或者正多边形。
7.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，若两对空气孔洞
8.根据权利要求1-7中任一项所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，增益材料为高折射率的多量子阱材料。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，该激光器的材料吸收率为50％，非辐射的Q值为1010。
10.一种利用光子晶体结构连续域中束缚态共振增强激光发射的方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的利用光子晶体结构连续域中束缚态共振增强激光发射的方法，其特征在于，步骤S2中具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，该激光器包括由多个呈周期性排列的光子晶体结构所形成的bic谐振腔，每个光子晶体结构包括由增益材料制成的实体结构，该实体结构上设有两对空气孔洞；
2.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过改变其中一对空气孔洞的位置来增加扰动。
3.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过改变其中一对空气孔洞的面积来增加扰动。
4.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过改变其中一对空气孔洞的旋转角度来增加扰动。
5.根据权利要求1所述的利用连续域中束缚态共振增强激光发射的激光器，其特征在于，通过缩放其中一对空气孔洞的比例来增加扰动。
6.根据权利要求5所述的利...
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