亚波长理想LED模型及实验实现

文中提出亚波长理想LED模型。当LED器件的中心发光波长远大于器件厚度时,器件内部的波导模式被抑制消除,集成底部金属电极反光镜,发射光完全逸出器件,实现理想LED出光结构。采用晶圆级制造工艺,研制出厚度为225 nm、中心发光波长为410 nm的垂直结构LED。该器件完全消除了器件内部的波导模式,实验证明了亚波长理想LED模型,是目前世界上已报道的最薄垂直结构LED。

基于亚波长线光栅的垂直光栅耦合器的设计

为了增强光子芯片与光纤耦合光路设计的灵活性,提高耦合效率,以布拉格条件为基础,设计了一种基于亚波长线光栅的高效垂直光栅耦合器。采用时域有限差分(FDTD)方法建立了光栅耦合器的二维结构模型,系统研究了亚波长线光栅的结构参数对光栅耦合器耦合效率的影响,分析了线光栅的周期、半径、光栅耦合器的上包层及下包层厚度等参数影响耦合效率的物理机制,并对结构进行了优化。结果表明,对于1550 nm波长的TE偏振入射光,当线光栅周期为580 nm,半径为130 nm,下包层厚度为2500 nm,上包层厚度为1400 nm时,可以获得超过91%的垂直耦合效率。提出的亚波长线光栅垂直光栅耦合器耦合效率高、结构简单、易于制备,可以为光栅耦合器的设计提供理论指导和参考。