2026-06-26

Semantic Scholar · Optics Letters · 2025-01-01 · Xiaoyu Zhang, Xuefan Yin, Kangjiang Yang, Zixuan Zhang · 新论文 2026-06-26 · 相关度 42.4

英文原题Electrically driven heterogeneous III-V/Si photonic crystal surface-emitting laser.

中文摘要我们展示了一种基于 III-V/Si 异质集成的 C 波段电驱动光子晶体面发射激光器（PCSEL），其中在硅层上图案化的二维光子晶体（PhC）为激射作用提供面内分布反馈和模式选择性，而直接键合的 InP 基外延晶圆提供光学增益。该器件在脉冲注入下实现了 64 mA 的低阈值和超过 100 mW 的峰值输出功率。在连续波运行中，在受控 TEC 温度 5℃ 下，单模激射从 55 mA 阈值开始，输出最高可达 3 mW。温度依赖测量突出了热效应对性能的重要性。我们的发现强调了异质 PCSEL 作为硅光子学紧凑型片上光源的潜力。

英文摘要We demonstrate a C-band electrically driven photonic-crystal surface-emitting laser (PCSEL) based on III-V/Si heterogeneous integration, in which a 2D photonic crystal (PhC) patterned on the silicon layer provides in-plane distributed feedback and mode selectivity for lasing action, while a directly bonded InP-based epitaxial wafer supplies optical gain. The device achieves a low threshold of 64 mA and peak output power over 100 mW under pulsed injection. In continuous-wave operation, single-mode lasing begins at a threshold of 55 mA with up to 3 mW output under controlled TEC temperature of 5℃. Temperature-dependent measurements highlight the importance of thermal effects on performance. Our findings underscore the potential of heterogeneous PCSELs as compact on-chip light sources for silicon photonics.

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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Semantic Scholar · Photonics · 2024-01-01 · Junhong Liu, Yunfei Xu, Rusong Li, Jinchuan Zhang · 新论文 2026-06-13 · 相关度 48.5

英文原题High-Power Terahertz Photonic Crystal Surface-Emitting Laser with High Beam Quality

中文摘要光子晶体面发射激光器（PCSEL）因其远场发散角小和输出功率高的优势而受到广泛关注。在这里，我们通过优化吸收边界条件并引入对称分布的电极，报道了一种具有高光束质量的高功率太赫兹（THz）光子晶体激光器。实现了 3.4 THz 的单模面发射，最大峰值输出功率为 50 mW。同时，获得了具有 C6 对称性的高对称远场图样和小发散角。在该器件中，实现了稳定单模运行、高光束质量和高输出功率的集成，这可能对实际应用具有重要意义。

英文摘要The photonic crystal surface-emitting laser (PCSEL) has attracted much attention due to the advantages of a small far-field divergence angle and high output power. Here, we report a high-power terahertz (THz) photonic crystal laser with high beam quality through the optimization of the absorption boundary condition and the introduction of the symmetrically distributed electrodes. Single-mode surface emission at 3.4 THz with the maximum peak output power of 50 mW is demonstrated. Meanwhile, a high symmetric far-field pattern with C6 symmetry and a small divergence angle is achieved. In this device, the integration of the stable single-mode operation, high beam quality and high output power is realized, which may have great significance for practical applications.

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 · Applied Physics Letters · 2026-06-15 · Zhiwei Sun, Bolin Zhou, Yuzhen Zheng, Yongchen Miao · 新论文 2026-06-19 · 相关度 40.5

英文原题Regrowth-free blue GaN-based photonic crystal surface-emitting lasers with triangular air holes

中文摘要我们报道了采用免再生长方法制备的室温蓝色 GaN 光子晶体面发射激光器（PCSEL）二极管的成功实现。通过采用具有改良三角形空气孔的方形晶格光子晶体结构，我们实现了稳健的二维单模激射。该器件以 5.2 kA/cm2 的阈值电流密度运行，并发射高斯形光束，其光束发散角极低，测得为 1.15 mrad（0.066°）。此外，三角形空气孔的对称性破缺性质强制产生垂直于三角形长边的稳定线偏振。该工作表明，可以使用具有简单孔几何形状的非再生长制备工艺实现高光束质量的蓝色 PCSEL，为高性能蓝色激光光源铺平了道路。

英文摘要We report the successful realization of a room-temperature blue GaN photonic crystal surface-emitting laser (PCSEL) diode fabricated using a regrowth-free approach. By employing a square lattice photonic crystal structure with modified triangular air holes, we achieve robust two-dimensional single-mode lasing. The device operates with a threshold current density of 5.2 kA/cm2 and emits a Gaussian-shaped beam with exceptionally low beam divergence, measured at 1.15 mrad (0.066°). Furthermore, the symmetry-breaking nature of the triangular air holes enforces a stable linear polarization perpendicular to the long edge of the triangle. This work demonstrates that high-beam-quality blue PCSELs can be achieved using non-regrowth fabrication processes with simple hole geometry, paving the way for high-performance blue laser sources.

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 · Optics Express · 2026-06-01 · Qingyuan Zhang, Ming Lyu, Jiang Hu, Qi Dai · 新论文 2026-06-13 · 相关度 25.4

英文原题Size scaling law for radiation losses of modes in photonic crystal surface emitting devices

中文摘要光子晶体面发射激光器（PCSELs）因其能够产生超高功率和低发散角的激光束而受到广泛关注。这是因为它们支持高功率单模激射，其体积比传统半导体激光器大数个数量级。PCSEL 中有限的横向尺寸是限制其激射模式体积并因此限制其输出功率的主要因素。我们证明，总腔损耗 α = α ⊥ + α ∥ 与器件尺寸 L 之间的缩放关系为：表面辐射损耗按 α ⊥ ∼ O ( L −2 ) 缩放，而边缘辐射损耗 α ∥ ∼ O ( L −3 )。这两个缩放关系都可以由能带图复频率 ω ( k ) 的二阶展开解释。我们的结果为设计大面积类 PCSEL 器件时估算尺寸效应提供了指导。

英文摘要Photonic-crystal surface-emitting lasers (PCSELs) have garnered significant attention due to their ability to generate laser beams with ultra-high power and low divergence. This is because they support high-power single-mode lasing with volumes orders of magnitude larger than those of conventional semiconductor lasers. The finite lateral size in a PCSEL is a primary factor limiting its lasing mode volume and, consequently, its output power. We demonstrate that the scaling relation between the total cavity loss α = α ⊥ + α ∥ and the device size L is such that the surface radiation loss scales as α ⊥ ∼ O ( L −2 ), while the edge radiation loss α ∥ ∼ O ( L −3 ). Both scaling relations can be explained by the second-order expansions of the complex frequency ω ( k ) of the band diagram. Our results provide a guideline for estimating the size effect when designing large-area PCSEL-like devices.

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 mode volume。

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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型光子晶体腔来实现。实验表征结果显示，我们在 InGaAs/GaAs 多量子阱（MQW）平台上制备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.

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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。
- 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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Semantic Scholar · International Semiconductor Laser Conference · 2024-01-01 · M. Pan, C. Gautam, Yudong Chen, Thomas J. Rotter · 新论文 2026-06-09 · 相关度 44.3

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型光子晶体腔来实现。实验表征结果显示，我们在 InGaAs/GaAs 多量子阱（MQW）平台上制备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 · 2026-06-05 · Yutong Di, Yi-Xiang Wang, Bojian Wang, Haoyu Chang · 新论文 2026-06-09 · 相关度 38.7

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。通过调节 p 包层厚度、引入氧化层并使用 GaInP 作为 p 包层，QD-PCSEL 的斜率效率得到显著提高。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，这代表了约 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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arXiv · 2026-06-23 · 新论文 2026-06-26 · 相关度 10.4

英文原题Inverse designed photonic crystal waveguides for pulsed operation: dispersion, losses, and controlled light-matter interactions

中文摘要光子晶体波导（PCWs）是光学技术的强大平台，因为它们能够在亚波长尺度上对光进行空间限域，并操控传播模式的群速度，这两者都会增强光-物质相互作用。光子学中的许多应用需要大带宽、低损耗且恒定速度的慢光，这对以往的色散和 Bloch 模式工程技术构成了重大挑战。通过将逆向设计与高效模式求解器和基于物理的公式相结合，我们将 PCW 设计的计算时间减少了 100 倍以上，从而实现了带宽最高增加一个数量级、损耗最高降低 4 倍的 PCW。随后，我们探索了带宽、无序诱导损耗、群折射率和色散之间的权衡。作为示例，我们将该方法应用于 PCW 设计中两个活跃且实用的研究领域：宽带、位置容差的 Purcell 增强，以及用于光通信的紧凑型相移器。我们的结果显著改进了最先进的 PCW 设计，并为优化 PCW 集成技术提供了一种通用方法。

英文摘要Photonic crystal waveguides (PCWs) are a powerful platform for optical technologies because they can spatially confine light on sub-wavelength scales and manipulate the group velocity of propagation modes, both of which enhance light-matter interactions. Many applications in photonics require a large bandwidth of low-loss and constant-velocity slow light, a significant challenge for previous dispersion and Bloch mode engineering techniques. By combining inverse design with an efficient mode solver and physics based formulas, we reduce the computational time of PCW designs by more than 100 times, allowing for the realization of PCWs with up to an order of magnitude increase in bandwidth and up to 4 times decrease in loss. We then explore the trade-offs between bandwidth, disorder-induce loss, group index, and dispersion. As examples, we apply this approach to two active and practical areas of research for PCWs design: broadband, position-tolerant Purcell enhancement, and compact phase shifters for optical communications. Our results significantly improve state-of-the-art PCW designs and provide a general method to optimize PCWs integrated technologies.

为什么与你有关
为什么与你有关：
- 主线关联：更偏photonics / photonic crystal，可作为 PCSEL 周边器件物理或数值方法补充。
- 可用线索：AI 代理模型/逆向设计。
- 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。

周末深读：适合作为方法储备，关注能否迁移到光子晶体器件设计。