[发明专利]基于超表面的垂直腔面发射激光器及其制作方法

权利要求书

1.一种基于超表面结构的垂直腔面发射激光器，其特征在于，包括：增益介质、位于所述增益介质下表面的宽带反射镜及位于所述增益介质上表面的窄带反射镜；

其中，所述宽带反射镜的反射谱、所述增益介质的发光光谱和所述窄带反射镜的反射谱三者具备重叠关系；

所述窄带反射镜的表面为具有亚波长、无衍射效应的周期性结构的超表面结构；

所述窄带反射镜与所述宽带反射镜形成垂直谐振腔，以实现基于超表面结构的垂直腔面发射激光器；

所述窄带反射镜通过所述超表面结构的面内微谐振机制实现对目标波长的反射，非目标波长的透射，且所述窄带反射镜的反射波长范围与所述增益介质的发光波长及所述垂直腔面发射激光器的激射波长重叠。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述超表面结构上制备有若干个拼接的微纳图形阵列，每个所述微纳图形阵列为多个相同的微纳图形周期排布构成，通过调控所述微纳图形阵列中微纳图形的尺寸和周期改变单个微纳图形阵列的反射波长。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述宽带反射镜的反射谱、所述增益介质的发光光谱和所述窄带反射镜的反射谱三者具备重叠关系为：

所述增益介质的发光波长与所述基于超表面结构的窄带反射镜的反射波长重叠，且所述增益介质的发光波长处于所述宽带反射镜的反射谱范围内。

4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，在工作时，通过泵浦源对所述增益介质进行激励，再由所述宽带反射镜和所述窄带反射镜构成的垂直谐振腔形成受激辐射光放大，进而实现垂直腔面的激光发射，最终实现基于超表面结构的垂直腔面发射激光器。

5.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述微纳图形阵列中的微纳图形排布为四方晶格、六方晶格或者准晶格。

6.根据权利要求2或5所述的激光器，其特征在于，所述微纳图形为纳米孔、纳米柱、纳米小球、纳米环或纳米棒。

7.一种基于超表面结构的垂直腔面发射激光器的制作方法，其特征在于，包括：

在基底上依次外延生长宽带反射镜和增益介质有源区得到第一中间结构；

在所述第一中间结构上沉积目标材料层，得到第二中间结构；

清洗基底并在所述第二中间结构上旋涂得到光刻胶层；

在所述光刻胶层上形成超表面结构版图，并将所述超表面结构版图转移到所述目标材料层，得到基于超表面结构的窄带反射镜层；

所述窄带反射镜通过所述超表面结构的面内微谐振机制实现对目标波长的反射，非目标波长的透射，且所述窄带反射镜的反射波长范围与所述增益介质的发光波长及所述垂直腔面发射激光器的激射波长重叠。