We propose and demonstrate a novel photonic crystal (PhC) bandedge laser constituted by self-aligned nanoisland quantum-well (QW) structures. The formation of self-aligned InGaAsP nanoislands sandwiched between two InP claddings is the result of selective removal of QW through wet-etching processes. By controlling wet-etching time, we show a good spatial and spectral overlap between the dielectric mode and the self-aligned nanoisland structures leads to the realization of PhC bandedge lasers with low-threshold operations and high slope efficiencies. Optical characterization results indicate a strong correlation between the size of individual nanoisland and the threshold power of our bandedge lasers. We show significant reduction in the absorbed threshold power as we optimize the size of the nanoislands.
본 학위논문에서는 자가정렬 나노섬 양자우물 구조로 이루어진 광결정 밴드끝 레이저를 제안하고 구현하였다. InP 클래딩으로 둘러싸인 자가정렬 InGaAsP 나노섬의 형성은 습식 에칭을 통한 선택적인 양자우물 제거의 결과이다. 습식 에칭의 시간을 조절함으로써, 유전체 모드와 자가정렬 나노섬 구조간의 공간상과 스펙트럼상의 중첩이, 낮은 문턱 작동과 높은 경사 효율을 갖는 광결정 밴드끝 레이저의 구현을 가능하게 하였다. 광학 특성 분석의 결과는 나노섬의 크기와 밴드끝 레이저의 문턱 파워 간의 강한 상관관계가 있음을 보여준다. 나노섬의 크기를 최적화함에 따라 흡수된 문턱 파워를 크게 감소시킬 수 있었다. 이와 더불어, 나노섬 구조의 구조적 비대칭 효과와 함께 횡방향 자기모드 나노섬 레이저의 동작 가능성에 대한 선행 연구를 수행하였다.
