面向光子态调控的新型光子晶体横向腔面发射激光器研究的开题报告.docx

面向光子态调控的新型光子晶体横向腔面发射激光器研究的开题报告
一、研究背景和意义
光子晶体是一种周期性微结构，具有高质量因子和低损耗的光子态，在光学领域有广泛的应用，如光通信、传感、量子信息处理等。在这些应用中，光源的品质是至关重要的。激光器是一种优良的光源，具有单色性、相干性、方向性等优异特性。同时，光子晶体横向腔面发射激光器（photoniccrystallateralsurfaceemittinglaser，PCSEL）是一种新型激光器，在长波段工作稳定，具有低噪声、高速率等优点，并与光子晶体微腔等结构相结合，可实现新型的光子态调控，因此具有广阔的应用前景。
目前，PCSEL的研究主要集中在光电性能的提高、结构的改进等方面。然而，光学性能的提高、光子态的调控等方面的研究还较少，如何实现基于光子态的调控，是研究的一个重要方向。
因此，通过研究面向光子态调控的新型光子晶体横向腔面发射激光器，能够在实现新型功能的同时，提高激光器的质量，具有重要的意义和应用价值。
二、研究内容
1.光子晶体横向腔面发射激光器的制备
制备光子晶体横向腔面发射激光器的关键是设计并制备高质量的光子晶体结构。在制备过程中，需考虑材料的选择、光子晶体制备、半导体材料的生长等一系列步骤。同时，采用enlarged-stripe法生长半导体材料，利用腔面发射方式集成光子晶体微腔和半导体材料。
2.光子晶体微腔的特性研究
利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等手段，分析制备的光子晶体微腔的结构特性。同时，利用荧光光谱、傅里叶变换红外光谱等手段，研究光子晶体微腔的光学性能。
3.激光器的性能调控
通过设计光子晶体微腔的结构参数，如腔长、横向周期等参数，实现激光器的波长选择和自发发射增强等功能。利用激光器光子态调控的方法，实现激光器的输出波形控制和调制等功能。
4.激光器的特性研究
分析光子晶体横向腔面发射激光器的阈值电流、输出功率、波长、噪声、调制速度等性能，以及光子态调控参数与激光器性能之间的关系。
三、研究计划与进度
本研究计划共分为5个部分，预计需要24个月完成。
第一部分，文献调研与研究背景分析，预计用时2个月。主要是对前沿科技文献的调研，明确研究方向和意义。
第二部分，样品的制备和表征，预计用时6个月。主要是制备并表征出光子晶体横向腔面发射激光器的样品。
第三部分，在利用样品制作激光器过程中，计划发现并记录技术问题。根据遇到的问题解决方案，调整实验方案实现出激光器。预计用时6个月。
第四部分，研究得到的激光器进行特性分析和优化，预计用时5个月。主要是测试样品的性能、分析测试数据，根据测试结果优化激光器性能。
第五部分，综合前面的工作，得出结论，预计用时5个月。主要是结合前四部分结果，得到该新型光子晶体横向腔面发射激光器的应用前景和发展方向等结论。
四、研究意义和建议
本研究在光子晶体横向腔面发射激光器领域，探究了基于光子态调控的新型光子晶体横向腔面发射激光器，实现了光子态的调控，为将来可实现更多的功用提供了新思路。对研究该新型激光器有理解和学习需求的相关领域的研究生和教育工作者，可以了解到该方向的研究进展，为开展相关研究工作提供参考和借鉴。对更广泛的学术群体，本研究将为光子晶体微腔和半导体材料组成的新型激光器技术的发展提供新思路，有助于推动光学领域的快速发展和技术进步。
因此，建议将研究成果发表在相关权威学术期刊和会议上，分享研究成果和经验，吸引和促进更多研究人员相关领域的研究。同时，在实验条件的扩展上做出努力，将研究推扩到更广阔的范围，以更好的解释和应用其实际领域应用。