[发明专利]基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器

权利要求书

1.一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：包括半导体纳米线(7)和片上集成波导，片上集成波导包括两个光输出结构、两个耦合波导(3)、氧化层(4)、衬底层(5)、一个弯曲波导(6)；耦合波导(3)、弯曲波导(6)和半导体纳米线(7)一起均置于氧化层(4)，氧化层(4)下面设有衬底层(5)，弯曲波导(6)两端连接有耦合波导(3)，每个耦合波导(3)连接有一个光输出结构，每个光输出结构包括从耦合波导(3)的端部开始依次连接输出光栅(1)、输出光纤(2)，两个耦合波导(3)和半导体纳米线(7)紧贴布置，形成马赫-曾德尔干涉结构形式的单纵模激光器，所述的单纵模激光器以弯曲波导(6)和半导体纳米线(7)的中间线为轴两侧结构设置；自由空间光入射到复合结构单纵模激光器上将半导体纳米线(7)泵浦至激光阈值以上，经过半导体纳米线(7)和弯曲波导(6)组成的两干涉臂向两侧输出光信号，最后经输出光栅(1)垂直输出到输出光纤(2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的耦合波导(3)主要由位于中间的直线段和布置在直线段两端的弧形段构成，直线段和半导体纳米线(7)紧贴布置，耦合波导(3)的弯曲方向和弯曲波导(6)的弯曲方向相反。

3.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：通过调整不同直线段长度的耦合波导(3)，实现输出光纤(2)处输出光强的调节，并且设计片上集成波导两端耦合波导(3)直线段的不同长度和长度比例，实现调节两输出光纤(2)处输出光强的比例分配。

4.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的输出光栅(1)布置于氧化层(4)上和耦合波导(3)输出端连接，输出光纤(2)端部垂直连接到输出光栅(1)输出端。

5.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的氧化层(4)采用二氧化硅。

6.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的衬底层(5)采用硅。

7.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的弯曲波导(6)采用SiN波导或者Si、SiO₂、SiC等集成波导，为条形波导弯曲成Ω形。

8.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的半导体纳米线(7)采用CdS纳米线或者ZnO、CdSe、CdTe等半导体纳米线。

9.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：所述的自由空间光为泵浦光源，为脉冲激光或者连续激光。

10.根据权利要求1所述的一种基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器，其特征在于：先制备片上集成波导，然后将单根半导体纳米线置于的氧化层(4)上，对单根半导体纳米线进行微纳尺度上的移动操作与片上集成波导的两个耦合波导(3)均相接触形成马赫-曾德尔干涉结构，制备获得复合结构单纵模激光器。