中文摘要：

缺陷模激射和帯边激射是发生在光子晶体帯隙中的自发辐射增强现象，在低阈值纳米腔激光器研究中极具应用潜力。对这一现象的研究将会开拓有源光子器件的新思路，促进全光集成技术的发展。而获得低透射率、高反射率锐利带隙的新型光子晶体结构是探索研究光子激射现象的前提，在该方向，目前实验研究成果还受到微纳加工工艺的限制。本项目结合我们在全息光刻技术方面的研究基础和最新成果，设计制作新颖独特光子晶体结构，突破全息光刻不能制作缺陷模结构的局限，充分利用全息技术的灵活主动性，研究新型有源光子晶体结构的光致荧光和低阈值激射现象，探索影响激射阈值的因素。项目期望实验得到一维无序光子晶体的带边激射和光子局域现象；获得缺陷模超晶格光子晶体结构的低阈值激射；获得能实现超低阈值激射的光子带隙结构、泵浦源、增益物质等的优化匹配。通过该项目研究，将进一步揭示光子晶体对光子的调控能力，促进我国发展拥有自主知识产权的光子器件技术。

结论摘要：

缺陷模激射和帯边激射是发生在光子晶体帯隙中的自发辐射增强现象，在低阈值纳米腔激光器研究中极具应用潜力。带隙边缘的光子态密度高，将导致自发辐射增强，可使激活介质得到极高的光增益，从而有效降低泵浦阈值。本项目研究题目“全息光刻技术在实现超低阈值激光发射中的应用研究”。在项目执行过程中负责人坚持严肃、认真的态度，项目进展和执行情况顺利，成果丰富，较好完成了预定计划和目标。本项目创新成果具体有以下几点 1、设计制作了不同材料的一维光学波段光子晶体，样品带隙低透射、高反射，品质较好； 2、通过改变入射角度进行两步曝光技术，在同一样品上获得了左、中、右三个不同的带隙结构区域，突破全息光刻技术的局限，在中间区域获得了具有缺陷模带隙的光子晶体； 3、在我们制备的一维光子晶体样品中掺杂罗丹明590，罗丹明640，P4等有机发光染料，定性和定量测量了样品带边激射，研究了光子晶体样品的光致荧光和激射现象，探索研究了不同的带隙位置、不同的荧光染料对激射阈值的影响； 4、重点研究并比较了单次曝光区域带隙边缘的激射和重叠曝光区域缺陷模带隙的激射现象，比较了二者的激射阈值大小以及泵浦能和激射能的转换效率。实验表明重叠曝光缺陷模处的激射阈值比单次曝光的样品激射阈值要低得多，而且前者的泵浦能和激射能的转换效率也高得多。 5、理论计算分析了重叠曝光区域的光子态密度比单次曝光区域的光子态密度高两倍，有效解释了上述实验现象，实验理论符合很好。该项目实验研究了光子晶体对光子的调控能力，希望能为同行研究者提供有价值的参考数据。