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表面等离子体调制的底发射垂直墙面发射激光器在光电子集成、光通信能等领域有着极大的应用潜力及空间。国内外在脊型激光器及正发射垂直腔面发射激光器上制作微纳结构并调制光束的研究十分丰富,但是对于底发射垂直腔面发射激光器和2μm波段的光束调控研究较少。因此研究表面等离子体调制的2μm波段底发射垂直腔面发射激光器有十分巨大的研究价值及意义。 本文通过研究了垂直腔面发射激光器的特点及结构、一维金属条形光栅和二维金属圆环形光栅透射特性及将底发射VCSEL激光器工艺与制作表面等离子体调制的结构工艺有机整合起来,来实现表面等离子体调制的底发射垂直墙面激光器。在实验的基础上,重点研究了底发射垂直腔面发射激光器的制作工艺流程,对其中台面制作及湿法氧化进行了重点研究,并优化了工艺流程,对于实验在日后可以逐步完成;在理论的基础上,通过Rsoft及FDTD模拟,研究了一维金属条形光栅和二维金属圆环形光栅透射特性,针对2μm波段设计了透射率最大的合理结构,日后也可以在此基础上研究微纳结构对场分布的影响,实现更多的光束调控。本论文的主要工作从以下几个方面展开: 1.介绍了国内外在表面等离子体激光器及表面等离子体调制激光器的发展现状及趋势。 2.通过传统电磁场理论中的Maxwell方程得到了金属与介质界面处的表面等离子体的色散关系、通过表面等离子体的色散方程研究了表面等离子体的四个特征长度及表面等离子体的激发方式。 3.介绍了微纳加工的基本理论,通过表面等离子体调制激光器制作工艺理论及实验研究,设计了表面等离子体调制底发射垂直腔面发射激光器工艺流程,具体介绍了在工艺流程中较难实现及控制的台面制作及氧化限制层制作。 4.通过使用了RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)和FDTD(FiniteDifference Time Domain)对一维的金属亚波长光栅和二维的金属圆环形光栅进行了仿真分析。通过对比不同金属层厚度、周期、空气间隙结构参数下spp调制激光器的透射率,分析了三个参数的影响及原因。