2026-06-11

OpenAlex · Journal of Semiconductors · 2026-05-01 · Yuzhen Zheng, Zhiwei Sun, Tong Xu, Bolin Zhou · 新论文 2026-06-09 · 相关度 25.7

英文原题Low-threshold GaN surface emitting lasers: A comparative study of circular grating and photonic crystal designs

中文摘要摘要 我们展示了两种无需外延再生长制造的 GaN 基面发射激光器（SEL）在室温下的脉冲激光振荡。我们对圆形光栅（CGSEL）和光子晶体（PCSEL）设计进行了直接比较。这些器件通过将光子结构直接蚀刻到 p-GaN 包层中，并利用图案化氧化铟锡（ITO）顶部接触来实现。两种设计在脉冲电流注入下均在约 438 nm 附近表现出激光振荡。包含中心缺陷的 CGSEL 通过耦合到带隙缺陷模，实现了低阈值电流密度（<1 kA/cm 2）和小发散角（≈0.15°）。相比之下，PCSEL 显示出更高的阈值电流密度，并在一维带边模式上激光振荡，从而产生十字形远场图案。这些结果证实，无再生长方法是可制造 GaN SELs 的一条可行途径。关键的是，该比较研究确定 CGSEL 缺陷模设计是在低限制外延结构中实现高性能激光振荡的更稳健路径。

英文摘要Abstract We demonstrate room-temperature pulsed lasing of two types of GaN-based surface emitting lasers (SEL) fabricated without epitaxial regrowth. We present a direct comparison between a circular grating (CGSEL) and a photonic crystal (PCSEL) design. The devices are realized by etching the photonic structures directly into the p-GaN cladding, and utilizing a patterned indium tin oxide (ITO) top contact. Both designs exhibit lasing near 438 nm under pulsed current injection. The CGSEL, incorporating a central defect, achieves a low threshold current density (&lt;1 kA/cm 2 ) and a small divergence angle (≈0.15°) by coupling to a bandgap defect mode. In contrast, the PCSEL shows a higher threshold current density and lases on a 1D band-edge mode, resulting in a cross-shaped far-field pattern. These results confirm the regrowth-free method as a viable route for manufacturable GaN SELs. Crucially, the comparative study identifies the CGSEL defect-mode design as a more robust path toward high-performance lasing in low-confinement epitaxial structures.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：直接服务 PCSEL 方向，优先看结构参数、耦合机制、出光/远场和验证口径。
- 可用线索：先看是否能抽出结构参数、指标定义或仿真设置。
- 可转化内容：适合沉淀成验证指标或参数先验，尤其是 far field / divergence angle。

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OpenAlex · AIP Advances · 2026-05-01 · A. Bisianov, A. Waag · 新论文 2026-06-09 · 相关度 21.5

英文原题A synergistic approach to optical modeling of PCSELs through rigorous methods and the coupled-wave theory

中文摘要已经发展出广泛的数值和半解析方法，用于光子晶体面发射激光器（PCSELs）的光学建模。然而，用于比较其预测能力并识别各自有效性极限的系统框架仍基本未被探索。在本研究中，我们引入了一种比较方法，其中四种代表性方法，包括严格数值方法和基于有效折射率的方法，在耦合波理论框架内进行分析并部分混合。以单晶格和双晶格 PCSELs 作为代表性模型，我们表明，该方法不仅揭示了严格方法与耦合波理论框架预测之间的根本差异，而且还捕捉到与激光工作相关的连续体中束缚态的泄漏相和对称性破缺相。

英文摘要A wide range of numerical and semi-analytical approaches has been developed for optical modeling of photonic-crystal surface-emitting lasers (PCSELs). However, a systematic framework for comparing their predictive capabilities and identifying their respective validity limits remains largely unexplored. In this study, we introduce a comparative methodology in which four representative methods—including rigorous numerical and effective-index-based approaches—are analyzed and partially hybridized within a coupled-wave-theory framework. Using single- and double-lattice PCSELs as representative models, we demonstrate that this approach not only reveals fundamental differences between predictions of rigorous methods and the coupled-wave-theory framework but also captures leaky and symmetry-broken phases of bound states in the continuum relevant for laser operation.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：更偏photonics / photonic crystal / CWT，可作为 PCSEL 周边器件物理或数值方法补充。
- 可用线索：CWT。
- 可转化内容：先判断能否变成一个仿真 case、baseline、验证指标或参数先验。

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OpenAlex · IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics · 2026-04-23 · Mihai Crisan, Shamsul Arafin · 新论文 2026-06-09 · 相关度 44.9

英文原题Inverse Design of Photonic Crystal Lasers Through Automatic Differentiation Optimization

中文摘要（嵌入式）光子晶体谐振腔激光器的行为与单元胞轮廓密不可分。然而，设计过程中的绝大部分 pr

英文摘要The behavior of (embedded) photonic crystal resonator lasers is inextricably linked to the unit cell profile. However, an overwhelming fraction of the design pr

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：直接服务 PCSEL 方向，优先看结构参数、耦合机制、出光/远场和验证口径。
- 可用线索：AI 代理模型/逆向设计。
- 可转化内容：适合沉淀成验证指标或参数先验，尤其是 far field。

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OpenAlex · 2025-05-30 · Mingsen Pan, Chhabindra Gautam, Yudong Chen, Ming Zhou · 新论文 2026-06-09 · 相关度 44.0

英文原题Power and brightness scaling in coherently coupled PCSEL arrays

中文摘要我们报道了一种新型相干光子晶体面发射激光器（PCSEL）阵列设计，通过在横向方向上被动耦合紧凑光子晶体腔来实现。实验表征结果显示，我们在 InGaAs/GaAs 多量子阱（MQW）平台上制造的激光器阵列具有高光束质量和相干性。

英文摘要We report a novel design of coherent photonic crystal surface-emitting laser (PCSEL) array by passively coupling compact photonic crystal cavities in the lateral directions. Experimental characterization results show high beam quality and coherency from our fabricated laser array on InGaAs/GaAs multiple quantum well (MQW) platform.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：直接服务 PCSEL 方向，优先看结构参数、耦合机制、出光/远场和验证口径。
- 可用线索：先看是否能抽出结构参数、指标定义或仿真设置。
- 可转化内容：适合沉淀成验证指标或参数先验，尤其是 quantum well。

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OpenAlex · 2024-09-29 · Mingsen Pan, Chhabindra Gautam, Yudong Chen, Thomas J. Rotter · 新论文 2026-06-09 · 相关度 44.0

英文原题High Brightness Coherent Photonic Crystal Surface-Emitting Laser Arrays

中文摘要我们报道了一种新型相干光子晶体面发射激光器（PCSEL）阵列设计，通过在横向方向上被动耦合紧凑光子晶体腔来实现。实验表征结果显示，我们在 InGaAs/GaAs 多量子阱（MQW）平台上制造的激光器阵列具有高光束质量和相干性。

英文摘要We report a novel design of coherent photonic crystal surface-emitting laser (PCSEL) array by passively coupling compact photonic crystal cavities in the lateral directions. Experimental characterization results show high beam quality and coherency from our fabricated laser array on InGaAs/GaAs multiple quantum well (MQW) platform.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：直接服务 PCSEL 方向，优先看结构参数、耦合机制、出光/远场和验证口径。
- 可用线索：先看是否能抽出结构参数、指标定义或仿真设置。
- 可转化内容：适合沉淀成验证指标或参数先验，尤其是 quantum well。

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OpenAlex · 2024-01-01 · Chhabindra Gautam, Mingsen Pan, Yudong Chen, Thomas J. Rotter · 新论文 2026-06-09 · 相关度 40.5

英文原题Compact Coherent Photonic Crystal Surface-Emitting Laser Arrays

中文摘要我们报道了一种采用被动耦合 PCSEL 阵列的新型相干光束合成设计。我们制造的 GaAs 基阵列的实验结果显示出高光束质量、线宽和相干性。

英文摘要We report a novel coherent beam combining design with passively coupled PCSEL array. Experimental results of our fabricated GaAs-based arrays show high beam quality, linewidth, and coherency.

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- 可用线索：先看是否能抽出结构参数、指标定义或仿真设置。
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OpenAlex · 2026-06-05 · Yutong Di, Yì Wáng, Bojian Wang, Haoyu Chang · 新论文 2026-06-09 · 相关度 39.8

英文原题Design of high-slope-efficiency quantum dot photonic crystal surface-emitting lasers with metal reflector

中文摘要我们提出了一种利用金属反射器的量子点光子晶体面发射激光器（QD-PCSEL）设计。通过调整 p-包层厚度、引入氧化物层并使用 GaInP 作为 p-包层，QD-PCSEL 的斜率效率得到大幅增强。使用三维有限差分时域方法研究了 p-包层厚度和光子晶体（PC）层对斜率效率的影响。仿真结果表明，在填充因子为 22%、PC 层厚度为 420 nm、p-包层厚度为 1.3 μm 时，所设计的 QD-PCSEL 实现了 267 mW/A 的斜率效率。与已报道的实验结果相比，这约为 20 倍的提升。

英文摘要We present the design of a quantum dot photonic crystal surface-emitting laser (QD-PCSEL) utilizing a metal reflector. By adjusting the p-cladding layer thickness, incorporating an oxide layer, and using GaInP as the p-cladding layer, the slope efficiency of the QD-PCSEL is greatly enhanced. The influence of the p-cladding layer thickness and the photonic crystal (PC) layer on the slope efficiency was investigated using the three-dimensional finite-difference time-domain method. Simulation results demonstrate that with a fill factor of 22%, a PC layer thickness of 420 nm, and a p-cladding layer thickness of 1.3 μm, the designed QD-PCSEL achieves a slope efficiency of 267 mW/A. This represents an approximately 20-fold improvement compared to reported experimental results.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：直接服务 PCSEL 方向，优先看结构参数、耦合机制、出光/远场和验证口径。
- 可用线索：先看是否能抽出结构参数、指标定义或仿真设置。
- 可转化内容：先判断能否变成一个仿真 case、baseline、验证指标或参数先验。

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OpenAlex · 2026-05-28 · Alexander Cerjan · 新论文 2026-06-09 · 相关度 21.1

英文原题Steerable surface emitting laser design based on a line of bound states in the continuum

中文摘要传统光子晶体面发射激光器（PCSELs）依赖于孤立的准连续体中束缚态（q-BIC），这些态通常位于布里渊区中心，并提供高方向性和高质量因子。然而，由于其所依赖的 q-BIC 具有孤立性质，PCSELs 在需要连续可调性的应用中受到根本限制，需要构建许多不同的 PCSELs，并通过开关它们来实现这种可调性。在这里，我们引入了一种新的腔体几何结构，它使用一种新型偏振和角度选择性布拉格反射器，开发出一种具有连续的连续体中束缚态线的面发射激光器。由此产生的色散允许在宽波矢范围内形成高 Q 激光态，并具有双光束发射的潜力，其角度间隔可通过调节温度和注入量子阱增益介质的电流来调谐。数值模拟证实，该结构产生高质量因子，并由于其较低的共振态密度而支持大面积单模工作。该方法不仅将实现连续的光束角度控制，还与现有制造方法兼容。我们的研究代表了克服基于孤立 q-BIC 器件局限性的重要一步，并为集成光子学中的动态和可调谐光束转向开辟了新的可能性。致谢：SNL 由 NTESS 根据 DOE NNSA 合同 DE-NA0003525 管理和运营。

英文摘要Traditional photonic crystal surface-emitting lasers (PCSELs) rely on isolated quasi-bound states in the continuum (q-BIC) that are generally at the center of the Brillouin zone and which offer high directionality and quality factors. However, due to the isolated nature of the q-BICs they rely on, PCSELs are fundamentally limited in applications that demand continuous tunability, requiring the construction of many different PCSELs that are switched on and off to achieve such tunability. Here, we introduce a new cavity geometry that uses a novel polarization- and angle-selective Bragg reflector to develop a surface emitting laser that features a continuous line of bound states in the continuum. The resulting dispersion allows for high-Q lasing states across a broad wavevector range, with the potential for twin-beam emission whose angular separation can be tuned by adjusting the temperature and injection current into the quantum well gain medium. Numerical simulations confirm that this configuration yields a high-quality factor and supports single-mode operation over large areas due to its reduced density of resonances. The approach will not only enable continuous angular beam control but also offers compatibility with existing fabrication methods. Our study represents a significant step toward overcoming the limitations of isolated-q-BIC-based devices and opens new possibilities for dynamic and tunable beam-steering in integrated photonics. Acknowledgement: SNL is managed and operated by NTESS under DOE NNSA contract DE-NA0003525.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：更偏photonics / photonic crystal / Q factor，可作为 PCSEL 周边器件物理或数值方法补充。
- 可用线索：先看是否能抽出结构参数、指标定义或仿真设置。
- 可转化内容：适合沉淀成验证指标或参数先验，尤其是 quality factor / quantum well。

今日必看：优先判断是否进入 PCSEL / CWT / 仿真建模文献库。