【光子晶体面射型雷射发出紫蓝光】

日本科学家首度制作出波长在蓝紫光范围的光子晶体面射型雷射(phtonic crystal surface-emitting laser, PC-SEL)，并宣称其创新的制作方法对于发展能将光束聚焦至比波长还小的雷射有重大影响，而且可能有助于研发次世代信息储存组件。



Far-field pattern (beam Pattern) shows a reflecting large-area oscillation with very narrow divergence angle (less than 1 °).

The unique beam pattern can be focused to a spot much less than the emitted wavelengths.

Image Credit: Susumu Noda

京都大学的Susumu Noda表示，他们利用氮化镓(GaN)系统制作出一个以电流驱动的PC-SEL，发光波长峰值在406.5 nm，亦即蓝紫光波段。此波段的PC-SEL可以应用在许多新领域，例如次世代的信息储存，以及生医领域中的奈微米级操作。



The team from Kyoto University have produced a PC-SEL that emits in the blue-violet wavelength range.

Future work will focus on improving the performance of the laser.

Image Credit: Susumu Noda

Noda认为由于PC-SEL可以产生大面积的同调振荡，因此可以得到功率极高的蓝紫光雷射。他指出在保持单一纵模和横模的状态下，PC-SEL 可以产生超过10 W的功率。此外，PC-SEL还能做为超高分辨率的光源，将光束聚焦至比蓝紫光波长还小的区域内，因此能应用在下一代的DVD中。

这个团队的成功在于找到在氮化镓系统中制作高品质光子晶体结构的方法，关键是研发出与GaN特性有密切关连的气孔保留增生(air-hole retained overgrowth, AROG)法。Noda表示，有鉴于氮化镓晶体面在横向的生长速度比垂直方向快，研究人员在氮化铟镓主动层底下的氮化镓层中，利用奈米图案化 (nanopatterning)及生成技术制作了一些空气洞，形成由二维氮化镓及空气组成的光子晶体。这种结构所具有的光子晶体能带边缘效(band- edge effect)，正好用来操作电流注入式面射型雷射。

目前这种雷射的操作还受制于相当大的电流阀值，然而此团队相信经由设计的优化，例如改善主动层的结晶品质、优化长晶条件及半导体设计，应该能显著提升此雷射的性能。