光子晶体表面发射激光器的有限尺寸效应:对不同近似值的批判性讨论
Optics express
|December 19, 2025
概括
我们开发了一个新的框架来估计光子晶体表面发射激光器 (PCSEL) 的损失. 这种方法准确地模拟有限大小的效果,通过比较不同的带结构模型来改进激光设计.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 半导体激光器半导体激光器
- 计算物理 计算物理
背景情况:
- 光子晶体表面发射激光器 (PCSEL) 在各种光学应用中至关重要.
- 准确估计垂直和横向损失对于优化PCSEL性能至关重要.
- 有限大小的效应显著影响激光的行为,需要先进的建模技术.
研究的目的:
- 为了对PCSEL中垂直和横向损失估计进行比较研究.
- 研究无限结构带模型对有限大小效应的影响.
- 引入和验证PCSEL中损失估计的新框架.
主要方法:
- 引入适用于任何无限结构带模型的k空间加权损失估计 (kSWLE) 框架.
- 将kSWLE预测与有限合波理论 (有限-CWT) 的对比.
- 使用合波理论 (CWT) 和引导模式扩展 (GME) 带结构模型应用kSWLE.
主要成果:
- kSWLE提供了一种半分析方法,用于估计辐射和侧面损失.
- kSWLE复制有限的CWT趋势,用于具有紧的k空间分布的单带主导模式.
- 对于较小的设备或特定的填充因子,由于更广泛的k空间模式分布和多频段贡献,模型之间的偏差会增加.
结论:
- 选择无限结构带模型会影响PCSEL中有限尺寸效应预测.
- kSWLE是评估有限大小效应的实用工具,为损失机制提供了洞察力.
- 该研究强调了PCSEL不同建模策略的优点和局限性.
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