As the data traffic continues to increase, lots of energy is consumed at metal wires. To overcome the energy issue, research is continuing on how to connect electronic chips with light. This requires an energy efficient laser source. From such a point of view, photonic crystal lasers have attracted great attention. However, it was limited in reducing energy consumption due to horizontally uniform active media. If one can reduce the active medium size efficiently, the performance of electronic integrated circuits will be greatly improved.
In this work, we introduced a nanoisland laser which is capable of controlling the size of the active medium. The nanoisland was placed in a photonic crystal resonator using selective QW etching techniques. To form a photonic circuit, we demonstrated a SAW waveguide coupled nanoisland laser. More than 60% of light was extracted through the waveguide.
Next, we proposed an electrically driven nanoisland laser platform. The proposed structure has a thin air layer between the vertical InP slabs, which acts as an insulator so that electrons and holes can be effectively injected into the nanoisland. However, the air layer was collapsed during the fabrication processes. So, we developed a method to realize a mechanically stable structure by photoresist filling.
정보의 소비량이 계속 증가하면서 금속선으로 정보를 전달할 때에 많은 에너지가 소비된다. 이러한 한계를 극복하기 위해 전자 직접 회로들을 빛으로 연결 하는 방법에 대한 연구가 계속되고 있다. 그러기 위해서는 작은 에너지로 구동되는 레이저 광원이 필요하다. 그러한 관점에서 광결정 레이저가 큰 주목을 받아왔다. 하지만 수평 획일적으로 성장된 능동 매질로 인해 에너지 소비를 줄이는 데에 한계를 지니고 있다. 레이저 작동에 불필요한 능동 매질을 제거한다면 전자 직접 회로의 성능을 크게 발전시킬 수 있다.
이 논문에서는 능동매질의 크기를 조절할 수 있는 레이저 구조를 제안하고 제작하였다. 선택적 습식 에칭 기술을 이용하여 나노섬 능동매질을 광결정 공진기 안에 위치시켰다. 그리고 레이저를 SAW-광도파로와 결합하여 60% 이상의 빛을 수평방향으로 추출하였다.
전자칩과 레이저의 결합을 위해 전기로 구동되는 나노섬 레이저 플랫폼을 제안하였다. 제안 된 구조는 수직방향의 InP 기판 사이에 얇은 공기층이 있는데, 이는 전자와 정공이 효과적으로 나노 섬에 주입될 수 있도록 절연체 역할을 한다. 하지만 제작 과정에서 공기 층이 가라 앉는 현상이 발생하였다. 그래서 우리는 포토 레지스트 충전을 이용하여 기계적으로 안정된 구조를 제작하는 방법을 개발하였다.
