一种纳米线矢量光束激光器及其制备方法

本发明属于激光器，具体涉及一种纳米线矢量光束激光器及其制备方法。

背景技术：

1、激光是受激辐射的光放大，具有高强度、高度方向性和单色性的优点，现如今激光技术已经得到长足的发展，且在各类领域发挥了重要作用，但激光器期间微型化仍存在较多亟待解决的难点。

2、矢量束也即矢量光束是指同一时刻的波前不同位置具有不同偏振态的光束，由于矢量束具备的偏振特性，拓展了光学系统在超分辨率成像、光镊、以及大容量光学互联和量子通信等领域的应用，而矢量光束的产生方法归纳起来分为主动方法和被动方法，主动方法为对激光器光学谐振腔进行特殊设计，将光学原件集成在自由空间或谐振腔中，在激光器内选择需要的模式，被动方法为采用干涉法、空间光调制器波面重构法和晶体双折射法等，但不论是主动方法还是被动方法，需要的器件或系统的体积都过大，无法用于光子集成芯片中，且稳定性和可扩展性较低。

3、因此，如何降低纳米线矢量光束激光器的体积，提高其稳定性和可扩展性，是本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中纳米线矢量光束激光器体积过大，无法应用于光子集成芯片中，稳定性和可扩展性较低的技术问题。

2、为实现上述技术目的，本发明提供了一种纳米线矢量光束激光器，该激光器包括：

3、基底，所述基底具体为砷化镓基底或硅基底；

4、涂覆于所述基底中衬底面的二氧化硅薄膜，且所述二氧化硅薄膜中设有开孔，以及从所述开孔中衬底垂直生长的砷化镓纳米线，其中，所述砷化镓纳米线为高均匀性砷化镓法布里-珀罗纳米线腔，所述砷化镓纳米线中镶嵌有多个砷化铟镓量子盘。

5、进一步地，所述砷化镓纳米线为六棱柱，所述开孔直径为100nm，所述砷化镓纳米线平均直径为300nm、长度为2.3μm，且所述砷化镓纳米线还包括顶部镜和底部镜，所述底部镜为砷化镓纳米线底部除去位于所述二氧化硅薄膜开孔内部的其余部分，所述底部镜为砷化镓，与所述二氧化硅薄膜接触，所述顶部镜为砷化镓，与空气接触。

6、进一步地，所述砷化铟镓量子盘均匀镶嵌于所述砷化镓纳米线中。

7、进一步地，所述砷化铟镓量子盘的数量为十个。

8、进一步地，所述砷化铟镓量子盘中砷：镓：铟的比例为50.8:38.8:10.4。

9、进一步地，所述砷化铟镓量子盘的厚度为15nm。

10、进一步地，所述底部镜的有效折射率能够进行调节。

11、进一步地，具体通过调节所述底部镜占所述砷化镓纳米线底部面积比例以调节所述底部镜的有效折射率。

12、另一方面，本发明还提供了一种纳米线矢量光束激光器制备方法，用于制备如上所述纳米线矢量光束激光器，所述方法包括：

13、在所述基底的衬底面沉积30nm的二氧化硅薄膜；

14、通过反应离子刻蚀将阵列图案转移至所述二氧化硅薄膜后进行第一处理，所述第一处理具体为去氧化层、氧化物和吸附气体；

15、将三甲基镓和砷化三氢的流量分别设置为1.006×10-5mol/min和1.998×10-5mol/min，生长温度为750℃，在经过所述第一处理后的衬底上进行砷化镓纳米线基柱的生长，生长时间为20分钟；然后进行砷化铟镓量子盘生长，将三甲基铟的流量设置为2.529×10-6mol/min，生长时间分别为30秒的砷化镓势垒，15秒的砷化铟镓量子盘，共10个周期；最后生长5分钟的砷化镓以使砷化铟镓量子盘镶嵌在砷化镓纳米线中。

16、本发明提供的一种纳米线矢量光束激光器，与现有技术相比，其包括基底，所述基底具体为砷化镓基底或硅基底；涂覆于所述基底中衬底面的二氧化硅薄膜，且所述二氧化硅薄膜中设有开孔，以及从所述开孔中衬底垂直生长的砷化镓纳米线，其中，所述砷化镓纳米线为高均匀性砷化镓法布里-珀罗纳米线腔，所述砷化镓纳米线中镶嵌有多个砷化铟镓量子盘，其有效降低了纳米线矢量光束激光器的体积，提高了纳米线矢量光束激光器的稳定性和可扩展性。

技术特征：

1.一种纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述激光器包括：

2.如权利要求1所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述砷化镓纳米线为六棱柱，所述开孔直径为100nm，所述砷化镓纳米线平均直径为300nm、长度为2.3μm，且所述砷化镓纳米线还包括顶部镜和底部镜，所述底部镜为砷化镓纳米线底部除去位于所述二氧化硅薄膜开孔内部的其余部分，所述底部镜为砷化镓，与所述二氧化硅薄膜接触，所述顶部镜为砷化镓，与空气接触。

3.如权利要求1所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述砷化铟镓量子盘均匀镶嵌于所述砷化镓纳米线中。

4.如权利要求1所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述砷化铟镓量子盘的数量为十个。

5.如权利要求1所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述砷化铟镓量子盘中砷：镓：铟的比例为50.8:38.8:10.4。

6.如权利要求1所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述砷化铟镓量子盘的厚度为15nm。

7.如权利要求2所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，所述底部镜的有效折射率能够进行调节。

8.如权利要求7所述的纳米线矢量光束激光器，其特征在于，具体通过调节所述底部镜占所述砷化镓纳米线底部面积比例以调节所述底部镜的有效折射率。

9.一种纳米线矢量光束激光器的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一项所述的纳米线矢量光束激光器，所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种纳米线矢量光束激光器及其制备方法，该激光器具体包括：包括基底，所述基底具体为砷化镓基底或硅基底；涂覆于所述基底中衬底面的二氧化硅薄膜，且所述二氧化硅薄膜中设有开孔，以及从所述开孔中衬底垂直生长的砷化镓纳米线，其中，所述砷化镓纳米线为高均匀性砷化镓法布里‑珀罗纳米线腔，所述砷化镓纳米线中镶嵌有多个砷化铟镓量子盘，其有效降低了矢量光束激光器的体积，提高了矢量光束激光器的稳定性和可扩展性。

技术研发人员：张旭涛,庞宁杰,弋瑞轩,于海东,甘雪涛
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15