[0001] 本发明属于激光器技术领域， 尤其涉及一种基于光子晶体的柔性激光器及其 制 备方法。

背景技术

[0002] 激光器在科学研究， 医疗， 军事， 工程建造等各个领域具有广泛而重要的应用 。 随着社会的发展及科技的进步， 为了拓宽激光器的应用范围， 增强其耐用性 ， 人们对于具有效率高、 环境友好、 柔性可拉伸等优点的新型激光器的需求逐 渐增加。

[0003] 近年来， 柔性电子学得到了极大的发展。 市面上出现的柔性显示器、 可穿戴电 子等面向于消费级别的电子产品日趋丰富与成 熟。 然而， 柔性光子或光电子器 件仍处于起步阶段。 目前学界所研发的小型激光器主要是生长在非 柔性的半导 体衬底上， 单个激光器器件的尺度也从几十纳米到几百微 米不等。 2006年， 由 美国加州理工 Zhaoyu Zhang研究小组提出并实验完成了基于 L3缺陷光子晶体激 光器设计。 该激光器是在 III-V族外延片经过刻蚀等加工工艺制作而成的� �� 激光 器最小特征尺寸在 70nm， 总体尺寸在几个微米。 在可见光频谱范围内实现了 670 nm附近的红光的单峰激射， 并且激射波长可以通过改变结构参数实现在 670nm 附近范围内移动。 然而由于激光器固定在非柔性衬底上， 只能通过单次结构参 数设计来实现某一波长的激射， 而且设计之后结构参数即固定不可改变。

[0004] 目前， 微纳级的激光器的制备大多通过对半导体衬底 材料进行加工， 从而形成 所需的器件结构， 因此激光器制作出来之后， 均固定于衬底材料上， 它的器件 尺寸和构型均无法调整。 同吋激光器多采用诸如分布式反馈型、 纳米线型、 各 种基于回音壁模式的纳米圆盘、 圆环以及多边形的激光谐振腔设计。 这些器件 具有谐振腔较大， 谐振模式较多且不易操控的特点， 并由此造成较大模式体积 和较低品质因子等缺点。

技术问题 [0005] 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足， 提供一种基于光子晶体的柔性激 光器及其制备方法， 旨在解决现有激光器的结构参数不可调整、 模式体积大、 品质因子低的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 为实现上述发明目的， 本发明采用的技术方案如下：

[0007] 本发明一方面， 提供一种基于光子晶体的柔性激光器， 所述柔性激光器包括位 于所述柔性激光器内部的 L3型光子晶体薄板和包裹所述 L3型光子晶体薄板的柔 性材料层； 所述 L3型光子晶体薄板包括位于所述 L3型光子晶体薄板中心的缺陷 区和形成在所述缺陷区外围的孔洞区， 所述孔洞区包括多个大小均匀、 且垂直 贯穿所述 L3型光子晶体薄板的孔洞， 所述缺陷区的大小为三个平行设置的孔洞 位点对应的区域大小， 且所述 L3光子晶体薄板包括依次叠层设置的第一保护� �� 、 第一涂层、 发光层、 第二涂层、 第二保护层。

[0008] 本发明提供的基于光子晶体的柔性激光器， 其主要通过纳米技术与柔性技术相 结合， 从而实现了激光器件的小型化； 同吋 L3型光子晶体薄板被包裹在柔性材 料中， 实现了激光器的柔性化， 使其结构参数可调， 输出特性可调， 其产生的 技术效果显著优于现有技术。 本发明的柔性激光器可以作为短距离高速光通 信 用集成光芯片中的光源， 也可以用于柔性电子和可穿戴电子器件中的传 感器件 ， 还可以作为生物传感器用于生物的化学成分探 测以及光谱成像等领域， 具有 广泛的应用前景。

[0009] 本发明另一方面， 提供一种上述基于光子晶体的柔性激光器的制 备方法， 所述 制备方法包括如下步骤：

[0010] 提供外延片和柔性材料；

[0011] 在所述外延片上依次生成第一保护层、 第一涂层、 发光层、 第二涂层、 第二保 护层， 且所述第一保护层、 所述第一涂层、 所述发光层、 所述第二涂层和所述 第二保护层组成预制薄板；

[0012] 对所述预制薄板按照 L3缺陷设计加工形成 L3型光子晶体薄板；

[0013] 将所述柔性材料熔融成液态柔性材料后， 涂于所述 L3型光子晶体薄板上， 待所 述液态柔性材料凝固后形成柔性材料层， 剥离所述外延片， 得到柔性激光器。 发明的有益效果

有益效果

[0014] 本发明提供的柔性激光器的制备方法， 直接在事先设计的外延片上经过电子束 曝光、 电感耦合等激活离子体刻蚀、 氧化和腐蚀等工艺步骤生成 L3型光子晶体 薄板， 并用柔性材料经液化-涂覆-凝固后， 机械式地从外延片取下来 L3型光子晶 体薄板， 从而实现衬底转移； 其工艺简单， 易于操作和实现， 且该制备方法获 得的柔性激光器不仅实现了激光器件的小型化 ， 同吋实现了激光器的柔性化， 使其结构参数可调， 输出特性可调。

对附图的简要说明

附图说明

[0015] 图 1为本发明实施例提供的柔性激光器的剖面结� �示意图；

[0016] 图 2为本发明实施例提供的柔性激光器中的 L3型光子晶体薄板在 III-V族外延片 上的结构示意图；

[0017] 其中， 附图标记说明如下

[0018] 1： L3型光子晶体薄板；

[0019] 10： 孔洞区；

[0020] 101： 第一孔洞；

[0021] 102： 第二孔洞；

[0022] 103： 第三孔洞；

[0023] 104： 第四孔洞；

[0024] 11： 第二保护层；

[0025] 12： 第 ^■涂层；

[0026] 121： P型 InAlGaP层；

[0027] 122： 第二 U型 InAlGaP层;

[0028] 13： 发光层；

[0029] 14： 第 ~ "涂层；

[0030] 141： 第一 U型 InAlGaP层; [0031] 142： N型 InAlGaP层；

[0032] 15： 第一保护层；

[0033] 16： 缺陷区；

[0034] 2： 柔性材料层；

[0035] 3： N型 AlGaAs牺牲层；

[0036] 4： N型 GaAs缓冲层；

[0037] 5： N型 GaAs衬底或硅衬底。

本发明的实施方式

[0038] 为了使本发明要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下结 合附图和实施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。

[0039] 一方面， 本发明实施例提供了一种基于光子晶体的柔性 激光器， 其结构如图 1 和图 2所示。 该柔性激光器包括位于柔性激光器内部的 L3型光子晶体薄板 1和包 裹 L3型光子晶体薄板 1的柔性材料层 2; 该 L3型光子晶体薄板 1包括位于 L3型光子 晶体薄板 1中心的缺陷区 16和形成在缺陷区 16外围的孔洞区 10， 孔洞区 10包括多 个大小均匀、 且垂直贯穿 L3型光子晶体薄板 1的孔洞 （图未标注） ， 缺陷区 16的 大小为三个平行设置的孔洞位点对应的区域大 小， 对应三个平行设置的孔洞所 形成的孔洞区域大小， 且该 L3光子晶体薄板 1包括依次叠层设置的第一保护层 15 、 第一涂层 14、 发光层 13、 第二涂层 12、 第二保护层 11。

[0040] 本发明提供的基于光子晶体的柔性激光器， 其主要通过纳米技术与柔性技术相 结合， 从而实现了激光器件的小型化； 同吋 L3型光子晶体薄板 1被包裹在柔性材 料层 2中， 实现了激光器的柔性化， 使其结构参数可调， 输出特性可调， 其产生 的技术效果显著优于现有技术。 本发明的柔性激光器可以作为短距离高速光通 信用集成光芯片中的光源， 也可以用于柔性电子和可穿戴电子器件中的传 感器 件， 还可以作为生物传感器用于生物的化学成分探 测以及光谱成像等领域， 具 有广泛的应用前景。

[0041] 优选的， 本实施例柔性发光器中的 L3型光子晶体薄板 1的厚度范围为 180nm-200 nm， 且该柔性激光器的厚度范围为 2μηι-3μιη。 在本发明实施例提供的上述厚度 参数范围内， 该柔性激光器小型化达到最佳； L3型光子晶体薄板 1的厚度优选 18 Onm, 柔性激光器的厚度优选 2μηι， 在该条件下， 不仅 L3型光子晶体薄板 1的纳 米尺寸具有更好的发光性能， 而且柔性激光器的柔性达到最好， 即该柔性激光 器的综合性能达到最佳。

[0042] 优选的， 本实施例柔性发光器中的 L3型光子晶体薄板 1的周期 Τ范围为 0.14μηι-0 .18μηι, 孔洞的半径范围为 0.25Τ-0.29Τ。 周期 Τ即指孔洞区 10中的距离均匀的多 个孔洞中相邻两个孔洞的孔心之间的间距。 在本发明实施例提供的周期 Τ和孔洞 半径的参数范围形成的柔性激光器更容易形成 光子间隙； 该 L3型光子晶体薄板 中的谐振腔长与发射波长相近， 这样缩小了激光的模式体积， 提高了品质因子 ， 因而显著提高柔性激光器的发光性能。

[0043] 优选的， 孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且与缺陷区 16两端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102， 第一孔洞 101和第二孔洞 102的两孔中心距为 4.4Τ; 孔洞区 10 还设有与缺陷区 16在同一直线、 且与第一孔洞 101相邻的第三孔洞 103， 以及与 缺陷区 16在同一直线、 且与第二孔洞 102相邻的第四孔洞 104， 第一孔洞 101和第 三孔洞 103的两孔中心距为 0.8Τ， 第二孔洞 102和第四孔洞 104的两孔中心距为 0.8 Τ。 光子晶体 L3缺陷是指在光子晶体图形中心取消三个孔洞� �� 根据该 L3缺陷设计 原理， 本实施例中： L3光子晶体薄板 1上在均匀布置多个孔洞吋， 在缺陷区 16两 端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102的预先设定的孔洞位点 （孔洞位点即在预制薄 板上加工生成孔洞吋， 预制薄板上原始设计的准备用于生成孔洞的位 置） ， 分 别远离中心部位进行位移设置第三孔洞 103和第四孔洞 104， 位移量为 0.2Τ， 进而 形成本实施例中第一孔洞 101和第二孔洞 102的两孔中心距的具体距离 1.4Τ、 第一 孔洞 101和第三孔洞 103的两孔中心距的具体距离 0.8Τ, 以及第二孔洞 102和第四 孔洞 104的两孔中心距的具体距离 0.8Τ。 两孔中心距即指相邻两个孔洞的孔心之 间的距离。

[0044] 或者， 在孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且位于缺陷区 16两端的第一孔 洞 101和第二孔洞 102不进行位移， 即第一孔洞 101和第二孔洞 102的两孔中心距 为 4Τ， 此吋第一孔洞 101和第三孔洞 103的两孔中心距为 Τ， 以及第二孔洞 102和 第四孔洞 104的两孔中心距为 T; 但第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径进行扩大 或缩小， 即第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径为孔洞区 10中其他孔洞半径的 0.8- 1.2倍， 且第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径与孔洞区 10中其他孔洞半径不相等

。 以上方案和进行位移的方案都可达到相同效果 ， 即进一步提高光子晶体薄板 1 的发光性能。

[0045] 当然， 本发明实施例中， 还可以既保持第一孔洞 101和第二孔洞 102的两孔中心 距为 4.4Τ (即进行位移量为 0.2Τ的位移） ， 同吋对第一孔洞 101和第二孔洞 102的 半径做相对孔洞区 10中其他孔洞半径的 0.8-1.2倍的调整， 但与其他孔洞半径不相 等； 这样， 光子晶体薄板 1的发光性能达到最佳。

[0046] 优选地， 本实施例柔性发光器中的柔性材料 2包括 PMDS、 PET、 PEN、 PEEK 、 PES、 PAR、 PCO、 PNB和 PI中的至少一种， 该柔性材料 2优选 PMDS。 柔性材 料 2可以为半结晶热塑性聚合物， 如 PMDS (聚二甲基硅氧烷） 、 PET (聚对苯 二甲酸乙二醇酯） 、 PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯） 和 PEEK (聚醚醚酮） 。 PET 和 PEN作为柔性材料 2展现了一些重要的特性， 包括固有的良好透明性， 简单的 加工过程， 良好的力学性能， 较高的阻隔氧气和水汽渗透性能， 但是其不耐高 温， 低温沉积 ITO (氧化铟锡） 吋， 器件性能降低。 柔性材料 2还可以为非结晶 聚合物， 如 PES (聚醚砜） 。 PES可熔融挤压或溶剂注造， 它有良好的透明度和 较高的工作上限温度， 但是价格昂贵， 耐溶剂性差。 柔性材料 2还可以为非结晶 高玻璃化转变温度 （Tg) 聚合物， 如 PAR (聚芳酯） 、 PCO、 PNB (对硝基苯甲 酸） 和 PI (聚酰亚胺） ， PI具有良好的热稳定性， 较好的力学性能和化学性能， 但是透明度低， 价格也比较贵； 另外， 部分织物材料也可以用来作为柔性材料 层 2， 而 PMDS是其中最优选的材料。

[0047] 在本发明实施例的柔性发光器中， 光子晶体薄板 1可以用 III-V族半导体材料 （ 例如， 由铝、 镓、 铟、 铊元素和素氮、 磷、 砷、 锑、 铋元素组成的化合物） 制 成， 或用 II-VI族半导体材料 （例如， 由锌、 镉、 汞元素和氧、 硫、 硒、 碲元素 组成的化合物） 制成， 亦或用 IV族半导体材料 （如硅材料， 碳有机材料等） 制 成， 并且， 光子晶体薄板的平面结构设计 （如周期， 半径， 孔位移） 需根据采 用的半导体材料的荧光谱特性在本发明实施例 公幵的周期， 半径， 孔位移范围 内进行调整。 在本发明实施例中， 光子晶体薄板 1优选为 III- V族半导体材料制成

[0048] 具体地， 本实施例柔性发光器中的第一保护层 15为 N型 InGaP (磷化镓铟） 层 ， 且该 N型 InGaP层的厚度为 10-20nm; 第二保护层 11为 P型 InGaP层， 且该 P型 In GaP层的厚度为 10-20nm。 N型 InGaP层用硅参杂， P型 InGaP层用锌参杂， 该两层 保护层， 可有效保护光子晶体薄板 1内部被氧化， 防止其被外部干扰。 优选地， N型 InGaP层和 P型 InGaP层的厚度为 lOnm吋， 其保护性能达到最佳。

[0049] 具体地， 本实施例柔性发光器中的第一涂层 14包括叠层设置的 N型 InAlGaP ( 磷化镓铝铟） 层 142和第一 U型 InAlGaP层 141， 且 N型 InAlGaP层 142与第一保护 层 15相邻， N型 InAlGaP层 142的厚度范围为 30nm-40nm， 第一 U型 InAlGaP层 141 的厚度范围为 28nm-38nm _; 第二涂层 12包括叠层设置的 P型 InAlGaP层 121和第二 U型 InAlGaP层 122， P型 InAlGaP层 121与第二保护层 11相邻， 且 P型 InAlGaP层 12 1的厚度范围为 20nm-30nm， 第二 U型 InAlGaP层 122的厚度范围为 38nm-48nm。 N 型 InAlGaP层 142用硅参杂， P型 InAlGaP层 121用锌参杂， 且第一 U型 InAlGaP层 14 1和第二 U型 InAlGaP层 122不参杂的本真层。 第一涂层 14和第二涂层 12用于对柔 性激光器中的光场限制作用， 本实施例中， N型 InAlGaP层 142的厚度优选 30nm ， 第一 U型 InAlGaP层 141的厚度优选 28nm; P型 InAlGaP层 121的厚度优选 20nm， 第二 U型 InAlGaP层 122的厚度优选 38nm， 使其光场限制作用达到最佳。

[0050] 具体地， 本实施例柔性发光器中的发光层 13包括叠层设置的至少一层 U型 InGa P量子阱层和至少两层 U型 InAlGaP间隔层， 且 U型 InAlGaP间隔层设置于 U型 InGa P量子阱层之间以及 U型 InGaP量子阱层与第一 U型 InAlGaP层和所述第二 U型 InAl GaP层之间； U型 InGaP量子阱层的厚度为 7-17nm， 所述 U型 InAlGaP间隔层的厚 度为 10-20nm。 本实施例中， 优选 2层 U型 InGaP量子阱层和 3层 U型 InAlGaP间隔 层， U型 InAlGaP间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵， 且 U型 InGaP量子阱层的 厚度优选 7nm， U型 InAlGaP间隔层的厚度优选 10nm。 在该层数和厚度范围内， 本实施例的柔性发光器的发光性能达到最佳。

[0051] 另一方面， 本发明实施例还提供了上述柔性激光器的制备 方法， 该制备方法中 ， L3型光子晶体薄板先生长在 III- V族外延片上， 如图 2所示。 该制备方法包括如 下步骤：

[0052] S01 : 提供外延片和柔性材料；

[0053] S02: 在上述 III- V族外延片上依次生成第一保护层 15、 第一涂层 14、 发光层 13 、 第二涂层 12、 第二保护层 11， 且该第一保护层 15、 第一涂层 14、 发光层 13、 第二涂层 12和第二保护层 11组成预制薄板；

[0054] S03: 对上述预制薄板按照 L3缺陷设计加工形成 L3型光子晶体薄板 1；

[0055] S04: 将上述柔性材料熔融成液态柔性材料后， 涂于 L3型光子晶体薄板 1上， 待 液态柔性材料凝固后形成柔性材料层 2， 剥离外延片， 得到柔性激光器。

[0056] 本发明提供的柔性激光器的制备方法， 直接在事先设计的外延片上经过电子束 曝光、 刻蚀、 氧化和腐蚀等工艺步骤加工生成 L3型光子晶体薄板， 并用柔性材 料先液化涂覆再凝固上机械式地从外延片取下 来， 进行衬底转移； 其工艺简单 ， 易于操作和实现， 且该制备方法获得的柔性激光器不仅实现了激 光器件的小 型化， 同吋实现了激光器的柔性化， 使其结构参数可调， 输出特性可调。

[0057] 具体地， 在上述步骤 S01中， 外延片可以由 III- V族半导体材料或 II- VI族半导体 材料制成， 在本发明实施例中， 优选 III- V族半导体材料。 由 III- V族半导体材料 制成的 III-V族外延片包括从下到上依次层叠设置的 N型 GaAs (砷化镓） 衬底 3、 N型 GaAs缓冲层 4和 N型 AlGaAs (铝砷化镓） 牺牲层 5， 且 N型 GaAs衬底 3的厚度 范围为 1-2μηι， Ν型 GaAs缓冲层 4的厚度为 100nm， N型 AlGaAs牺牲层 3的厚度为 7 00nm。 与此同吋， N型 GaAs衬底 3也可以换成硅衬底。

[0058] III- V族外延片是由在化学周期表里三价元素 （例如铝、 镓、 铟、 铊） 以及五价 元素 （例如氮、 磷、 砷、 锑、 铋） 组成半导体材料制成的外延片， 本实施例中 的 N型 GaAs缓冲层 4和 N型 AlGaAs (铝砷化镓） 牺牲层 5用硅参杂， 且在该优选 的厚度条件下， L3型光子晶体薄板 1不仅易于生长在该 III- V族外延片上， 而且更 有益于实现 L3型光子晶体薄板 1的衬底转移； 液态柔性材料后涂于上述 III-V族外 延片上生长的 L3型光子晶体薄板 1的一面后， 其渗入 III-V族外延片和 L3型光子晶 体薄板 1之间， 这样， 等液态柔性材料凝固后， 形成的柔性材料层 2完全包裹 L3 型光子晶体薄板 1。

[0059] 具体地， 在上述步骤 S02中， III- V族外延片上依次生成第一保护层 15、 第一涂 层 14、 发光层 13、 第二涂层 12、 第二保护层 11， 每形成一层功能层都经过电子 束曝光、 电感耦合等激活离子体刻蚀、 氧化和腐蚀加工工艺。 这些都是本技术 领域的常规选择， 在此不做阐述。

[0060] 具体地， 在上述步骤 S03中， 光子晶体 L3缺陷设计思路是指在光子晶体图形中 心取消三个孔洞， 根据该 L3缺陷设计原理， 本方法中， 在预制薄板上加工形成 大小均匀、 且垂直贯穿薄板的多个孔洞吋， 在缺陷区 16两端的第一孔洞 101和第 二孔洞 102的预定孔洞位点， 分别远离中心部位进行位移加工成第三孔洞 103以 及第四孔洞 104， 位移量为 0.2T。 或者， 第一孔洞 101和第二孔洞 102不进行位移 ， 即第一孔洞 101和第二孔洞 102的两孔中心距为 4Τ， 但第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径进行扩大或缩小， 即第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径为孔洞区 10中 其他孔洞半径的 0.8-1.2倍， 但与其他孔洞半径不相等。

[0061] 本发明先后进行过多次试验， 现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一 步 详细描述， 下面结合具体实施例进行详细说明。

[0062] 实施例 1

[0063] 一种柔性激光器， 该柔性激光器的厚度 2μηι， 其包括位于柔性激光器内部的 18 Onm

L3型光子晶体薄板 1和包裹该 L3型光子晶体薄板 1的 PDMS柔性材料层 2; 该 L3型 光子晶体薄板 1包括位于 L3型光子晶体薄板 1中心的缺陷区 16和形成在缺陷区 16 外围的孔洞区 10， 孔洞区 10包括多个大小均匀、 且垂直贯穿 L3型光子晶体薄板 1 的孔洞， 缺陷区 16的大小为三个平行设置的孔洞位点对应的区� ��大小， 该 L3型 光子晶体薄板 1的周期 T为 ₀ .14μηι， 孔洞的半径为 0.25Τ; 孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且与缺陷区 16两端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102， 第一孔洞 101 和第二孔洞 102的两孔中心距为 4.4Τ; 孔洞区 10还设有与缺陷区 16在同一直线、 且与第一孔洞 101相邻的第三孔洞 103， 以及与缺陷区 16在同一直线、 且与第二 孔洞 102相邻的第四孔洞 104， 第一孔洞 101和第三孔洞 103的两孔中心距为 0.8Τ, 第二孔洞 102和第四孔洞 104的两孔中心距为 0.8Τ。

[0064] 且该 L3型光子晶体薄板 1包括依次叠层设置的 lOnm N型 InGaP层 15、 30nm

N型 InAlGaP层 142、 28nm第一 U型 InAlGaP层 141、 2层 7nm U型 InGaP量子阱层和 3层 10nm U型 InAlGaP间隔层组成的发光层 13 (U型 InAlGaP 间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 38nm第二 U型 InAlGaP层 122、 20nm P 型 InAlGaP层 121以及 10nm P型 InGaP层 11。

[0065] 实施例 2

[0066] 一种柔性激光器， 该柔性激光器的厚度 3μηι， 其包括位于柔性激光器内部的 20 Onm

L3型光子晶体薄板 1和包裹该 L3型光子晶体薄板 1的 PDMS柔性材料层 2; 该 L3型 光子晶体薄板 1包括位于 L3型光子晶体薄板 1中心的缺陷区 16和形成在缺陷区 16 外围的孔洞区 10， 孔洞区 10包括多个大小均匀、 且垂直贯穿 L3型光子晶体薄板 1 的孔洞， 缺陷区 16的大小为三个平行设置的孔洞位点对应的区� ��大小， 该 L3型 光子晶体薄板 1的周期 T为 ₀ .1 _8μιη ， 孔洞的半径为 0.29Τ; 孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且与缺陷区 16两端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102， 第一孔洞 101 和第二孔洞 102的两孔中心距为 4.4Τ; 孔洞区 10还设有与缺陷区 16在同一直线、 且与第一孔洞 101相邻的第三孔洞 103， 以及与缺陷区 16在同一直线、 且与第二 孔洞 102相邻的第四孔洞 104， 第一孔洞 101和第三孔洞 103的两孔中心距为 0.8Τ, 第二孔洞 102和第四孔洞 104的两孔中心距为 0.8Τ。

[0067] 且该 L3型光子晶体薄板 1包括依次叠层设置的 lOnm N型 InGaP层 15、 30nm

N型 InAlGaP层 142、 28nm第一 U型 InAlGaP层 141、 2层 7nm

U型 InGaP量子阱层和 3层 10nm U型 InAlGaP间隔层组成的发光层 13 (U型 InAlGaP 间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 38nm第二 U型 InAlGaP层 122、 20nm P 型 InAlGaP层 121以及 10nm P型 InGaP层 11。

[0068] 实施例 3

[0069] 一种柔性激光器， 该柔性激光器的厚度 2μηι， 其包括位于柔性激光器内部的 19 Onm

L3型光子晶体薄板 1和包裹该 L3型光子晶体薄板 1的 PDMS柔性材料层 2; 该 L3型 光子晶体薄板 1包括位于 L3型光子晶体薄板 1中心的缺陷区 16和形成在缺陷区 16 外围的孔洞区 10， 孔洞区 10包括多个大小均匀、 且垂直贯穿 L3型光子晶体薄板 1 的孔洞， 缺陷区 16的大小为三个平行设置的孔洞位点对应的区� ��大小， 该 L3型 光子晶体薄板 1的周期 T为 ₀ .1 _6μιη ， 孔洞的半径为 0.26Τ; 孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且与缺陷区 16两端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102， 第一孔洞 101 和第二孔洞 102的两孔中心距为 4.4Τ; 孔洞区 10还设有与缺陷区 16在同一直线、 且与第一孔洞 101相邻的第三孔洞 103， 以及与缺陷区 16在同一直线、 且与第二 孔洞 102相邻的第四孔洞 104， 第一孔洞 101和第三孔洞 103的两孔中心距为 0.8Τ, 第二孔洞 102和第四孔洞 104的两孔中心距为 0.8Τ。

[0070] 且该 L3型光子晶体薄板 1包括依次叠层设置的 lOnm N型 InGaP层 15、 30nm

N型 InAlGaP层 142、 28nm第一 U型 InAlGaP层 141、 2层 7nm

U型 InGaP量子阱层和 3层 10nm U型 InAlGaP间隔层组成的发光层 13 (U型 InAlGaP 间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 38nm第二 U型 InAlGaP层 122、 20nm P 型 InAlGaP层 121以及 10nm P型 InGaP层 11。

[0071] 实施例 4

[0072] 一种柔性激光器， 该柔性激光器的厚度 2μηι， 其包括位于柔性激光器内部的 18 Onm

L3型光子晶体薄板 1和包裹该 L3型光子晶体薄板 1的 PDMS柔性材料层 2; 该 L3型 光子晶体薄板 1包括位于 L3型光子晶体薄板 1中心的缺陷区 16和形成在缺陷区 16 外围的孔洞区 10， 孔洞区 10包括多个大小均匀、 且垂直贯穿 L3型光子晶体薄板 1 的孔洞， 缺陷区 16的大小为三个平行设置的孔洞位点对应的区� ��大小， 该 L3型 光子晶体薄板 1的周期 T为 ₀ .1 _6μιη ， 孔洞的半径为 0.26Τ; 孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且与缺陷区 16两端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102， 第一孔洞 101 和第二孔洞 102的两孔中心距为 4Τ; 第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径为孔洞区 10中其他孔洞半径的 0.8倍。

[0073] 且该 L3型光子晶体薄板 1包括依次叠层设置的 lOnm N型 InGaP层 15、 30nm

N型 InAlGaP层 142、 28nm第一 U型 InAlGaP层 141、 2层 7nm

U型 InGaP量子阱层和 3层 10nm U型 InAlGaP间隔层组成的发光层 13 (U型 InAlGaP 间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 38nm第二 U型 InAlGaP层 122、 20nm P 型 InAlGaP层 121以及 10nm P型 InGaP层 11。

[0074] 实施例 5 [0075] 一种柔性激光器， 该柔性激光器的厚度 2μηι， 其包括位于柔性激光器内部的 18 Onm

L3型光子晶体薄板 1和包裹该 L3型光子晶体薄板 1的 PDMS柔性材料层 2; 该 L3型 光子晶体薄板 1包括位于 L3型光子晶体薄板 1中心的缺陷区 16和形成在缺陷区 16 外围的孔洞区 10， 孔洞区 10包括多个大小均匀、 且垂直贯穿 L3型光子晶体薄板 1 的孔洞， 缺陷区 16的大小为三个平行设置的孔洞位点对应的区� ��大小， 该 L3型 光子晶体薄板 1的周期 T为 ₀ .14μηι， 孔洞的半径为 0.25Τ; 孔洞区 10设有与缺陷区 16在同一直线、 且与缺陷区 16两端的第一孔洞 101、 第二孔洞 102， 第一孔洞 101 和第二孔洞 102的两孔中心距为 4.4Τ; 孔洞区 10还设有与缺陷区 16在同一直线、 且与第一孔洞 101相邻的第三孔洞 103， 以及与缺陷区 16在同一直线、 且与第二 孔洞 102相邻的第四孔洞 104， 第一孔洞 101和第三孔洞 103的两孔中心距为 0.8Τ, 第二孔洞 102和第四孔洞 104的两孔中心距为 0.8Τ; 同吋， 第一孔洞 101和第二孔 洞 102的半径为孔洞区 10中其他孔洞半径的 1.2倍。

[0076] 且该 L3型光子晶体薄板 1包括依次叠层设置的 lOnm N型 InGaP层 15、 30nm

N型 InAlGaP层 142、 28nm第一 U型 InAlGaP层 141、 2层 7nm

U型 InGaP量子阱层和 3层 10nm U型 InAlGaP间隔层组成的发光层 13 (U型 InAlGaP 间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 38nm第二 U型 InAlGaP层 122、 20nm P 型 InAlGaP层 121以及 10nm P型 InGaP层 11。

[0077] 实施例 6

[0078] 上述实施例 1、 实施例 2和实施例 3的柔性激光器的制备方法为：

[0079] S11 : 提供 III-V族外延片和 PDMS柔性材料。

[0080] 该 III-V族外延片包括从下到上依次层叠设置的 1-2μηι Ν型 GaAs衬底或硅衬底 3 、 lOOnm N型 GaAs缓冲层 4和 700nm N型 AlGaAs牺牲层 5。

[0081] S12: 在上述 III- V族外延片上依次生成 N型 InGaP层 15、 N型 InAlGaP层 142、 第 一 U型 InAlGaP层 141、 2层 U型 InGaP量子阱层和 3层 U型 InAlGaP间隔层组成的发 光层 13 (U型 InAlGaP间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 第二 U型 InAlGaP 层 122、 P型 InAlGaP层 121以及 lOnm P型 InGaP层 11以组成预制薄板； 每形成一层 功能层都经过电子束曝光、 电感耦合激活离子体刻蚀、 氧化和腐蚀加工工艺。 [0082] S13: 对上述预制薄板按照 L3缺陷设计原理加工形成 L3型光子晶体薄板 1。

[0083] L3缺陷设计为： 在预制薄板上加工形成大小均匀、 且垂直贯穿薄板的多个孔洞 吋， 在缺陷区 16两端的第一孔洞 101和第二孔洞 102的预定孔洞位点， 分别远离 中心部位进行位移加工成第三孔洞 103以及第四孔洞 104， 位移量为 0.2T。

[0084] S14: 将 PDMS柔性材料原料熔融配制成液态 PDMS柔性材料后， 涂于上述 L3型 光子晶体薄板 1上， 待液态柔性材料凝固后形成柔性材料层 2， 剥离 III-V族外延 片， 得到柔性激光器。

[0085] 实施例 7

[0086] 上述实施例 4的柔性激光器的制备方法为：

[0087] S21 : 提供 III- V族外延片和 PDMS柔性材料。

[0088] 该 III-V族外延片包括从下到上依次层叠设置的 1-2μηι Ν型 GaAs衬底或硅衬底 3 、 lOOnm N型 GaAs缓冲层 4和 700nm N型 AlGaAs牺牲层 5。

[0089] S22: 在上述 III- V族外延片上依次生成 N型 InGaP层 15、 N型 InAlGaP层 142、 第 一 U型 InAlGaP层 141、 2层 U型 InGaP量子阱层和 3层 U型 InAlGaP间隔层组成的发 光层 13 (U型 InAlGaP间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 第二 U型 InAlGaP 层 122、 P型 InAlGaP层 121以及 lOnm P型 InGaP层 11以组成预制薄板； 每形成一层 功能层都经过电子束曝光、 电感耦合激活离子体刻蚀、 氧化和腐蚀加工工艺。

[0090] S23: 对上述预制薄板按照 L3缺陷设计原理加工形成 L3型光子晶体薄板 1。

[0091] L3缺陷设计为： 在预制薄板上加工形成大小均匀、 且垂直贯穿薄板的多个孔洞 吋， 在缺陷区 16两端的第一孔洞 101和第二孔洞 102的两孔中心距为 4T， 即第一 孔洞 101和第二孔洞 102不进行位移， 但第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径缩小 ， 为孔洞区 10中其他孔洞半径的 0.8倍。

[0092] S24: 将 PDMS柔性材料原料熔融配制成液态 PDMS柔性材料后， 涂于上述 L3型 光子晶体薄板 1上， 待液态柔性材料凝固后形成柔性材料层 2， 剥离 III-V族外延 片， 得到柔性激光器。

[0093] 实施例 8

[0094] 上述实施例 5的柔性激光器的制备方法为：

[0095] S31 : 提供 III- V族外延片和 PDMS柔性材料。 [0096] 该 III-V族外延片包括从下到上依次层叠设置的 1-2μηι Ν型 GaAs衬底或硅衬底 3 、 lOOnm N型 GaAs缓冲层 4和 700nm N型 AlGaAs牺牲层 5。

[0097] S32: 在上述 III- V族外延片上依次生成 N型 InGaP层 15、 N型 InAlGaP层 142、 第 一 U型 InAlGaP层 141、 2层 U型 InGaP量子阱层和 3层 U型 InAlGaP间隔层组成的发 光层 13 (U型 InAlGaP间隔层将 U型 InGaP量子阱层间隔错幵） 、 第二 U型 InAlGaP 层 122、 P型 InAlGaP层 121以及 lOnm P型 InGaP层 11以组成预制薄板； 每形成一层 功能层都经过电子束曝光、 电感耦合激活离子体刻蚀、 氧化和腐蚀加工工艺。

[0098] S33: 对上述预制薄板按照 L3缺陷设计原理加工形成 L3型光子晶体薄板 1。

[0099] L3缺陷设计为： 在预制薄板上加工形成大小均匀、 且垂直贯穿薄板的多个孔洞 吋， 在缺陷区 16两端的第一孔洞 101和第二孔洞 102的预定孔洞位点， 分别远离 中心部位进行位移加工成第三孔洞 103以及第四孔洞 104， 位移量为 0.2T， 同吋对 第一孔洞 101和第二孔洞 102的半径扩大， 为孔洞区 10中其他孔洞半径的 1.2倍。

[0100] S34: 将 PDMS柔性材料原料熔融配制成液态 PDMS柔性材料后， 涂于上述 L3型 光子晶体薄板 1上， 待液态柔性材料凝固后形成柔性材料层 2， 剥离 III-V族外延 片， 得到柔性激光器。

[0101] 本实施例的柔性激光器的制备方法， PDMS液态柔性材料涂于 III-V族外延片上 生长的 L3型光子晶体薄板 1的一面后， 其渗入 III-V族外延片和 L3型光子晶体薄板 1之间， 这样， 等 PDMS液态柔性材料凝固后， PDMS柔性材料完全包裹 L3型光 子晶体薄板 1。 因此该制备方法获得的柔性激光器不仅实现了 激光器件的小型化 ， 同吋实现了激光器的柔性化， 使其结构参数可调， 输出特性可调。

[0102] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。