奈米線雷射讓光子晶體波導發光
- 上線日期：2008/10/17 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
美國與南韓的科學家利用主動式半導體(active semiconductor)奈米線，來提昇光子晶體波導的應用性。該研究小組表示，這種奈米線與光子晶體的組合結構，是朝全光學處理(all-optical processing)奈米積體光路(integrated photonic circuits)發展的重要關鍵。
韓國大學的Hong-Gyu Park指出，他們是第一個將主動式半導體奈米線與光子晶體波導做結合的團隊，該複合系統能讓光有效注入光子晶體波導中。該小組先前已製作出波長範圍介於365至494 nm的可調式奈米線雷射，為最近的研究成果奠定了基礎。
對任何光纖光學或積體光學系統來說，如何將光由光源有效導入光路極為重要，因為兩者的耦合情形會強烈影響光通訊與光資訊元件的效能。Park指出，雖然科學家已經提出許多方法，試圖改善LED到光纖或光子晶體共振腔到波導系統之間的阻抗匹配問題，但積體光源與奈米光路的有效耦合仍是一大挑戰。
光子晶體波導在光通訊上極具發展潛力，而半導體奈米線可作為低耗能的奈米級光源，以小發光面積提供高輻射(radiance)。上述研究團隊結合兩種技術所製作成的複合結構，不但能簡化奈米積體光學處理，還可促進單光子光源的實際應用。
Park解釋，他們將合成的單晶半導體奈米線發光器與光子晶體波導結合，奈米線的大小與光子晶體相符，使兩結構的阻抗相互匹配，因而能提升元件的傳輸效率。進一步優化結構應該還能大幅降低光損耗。在他們的裝置中，半導體奈米線是隨機分佈在氮化矽透明薄膜上，並以光或電加以激發，然後藉由光子能隙在水平方向導光，在垂直方向則利用全反射將光留在結構內。
該團隊下個目標是要優化結構以提升元件效率，例如孔洞表面粗糙度是波導損耗的主因，有必要詳加研究。詳見Nature Photonics doi:10.1038/nphoton.2008.180
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/35951
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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