技術名稱：多波雷射光子晶體技術
技術形式：中華民國專利（1件）
授權形式：專利授權
技術來源：國立大學
應用產業：光電產業；光碟機；650/410nm波段雙波雷射

技術描述：
應用雷射於資訊處理，已經成為數位生活當中不可或缺的一環。舉例而言，光碟機內部裝有雷射讀寫頭，以擷取/燒錄碟片上的資訊；光纖網路中藉由雷射光束來傳遞/交換信息。新一代的DVD機種，內部配有波長為780/650奈米或650/410奈米之兩顆不同波長之雷射二極體，以讀取不同密度規格(650MB、4.7GB、15GB)的碟片。而光通信WDM技術中，必需倚賴切分1.55或1.3微米波段之雷射二極體技術，以達到多通道(multi-channel)資訊處理的目的。

多波雷射光子晶體技術，乃是在二度空間中利用電場極化技術，週期性地調變雷射晶體的非線性光學參量，所創造之具有高波長轉換效率之新種類雷射晶體。如圖一所示，此雷射光子晶體可將入射之雷射能量，藉由晶體本身提供之串聯倍頻、合頻或差頻效應，轉換成為具備不同波長之多通道雷射。此晶體雷射與傳統之半導體雷射二極體差異處，在於只要調整光子晶體之週期，便可獲得符合設計者所需求之雷射波長。如圖二所示為利用波長為2微米之幫浦雷射，照射週期為29微米之雷射光子晶體(基板材料為Z-切光學級鈮酸鋰，厚度為0.5mm毫米)，即可同時產生波長為1微米(近紅外)、0.67微米(紅光)、0.5微米(綠光)的雷射光源。由於光子晶體額外提供空間分光動量，因而此多波雷射光晶體所產生之不同波長雷射，可在空間中自動分光。大幅降低微光學系統中，光學濾波與對位之困難度。

而此多波雷射光子晶體技術之最大優點，在於其操作溫度的有效頻寬超過100C，而操作波長頻寬在室溫下更高達200奈米。而此新種雷射晶體之另一優點，在於其高度之倍頻、差頻轉換效率。一厘米長度之多波雷射光子晶體，其外部轉換效率可達50%。因此可利用高功率之半導體雷射二極體作為幫浦光源，而使多波長雷射之微光學系統設計與製作，更為簡潔。

此多波雷射光子晶體技術之應用範圍廣泛，如近期日本NTT/美國史坦福大學於IEEE-PTL 16, p.650 (2004)所合作發表之160Gb/s OTDM技術，即是利用此一維光子晶體以大幅改善OTDM-MUX之解析能力。再如日本Matsushita公司於2000年所發表之第一代藍光DVD系統(JJAP 39, p.3416 (2000)，即是利用此一維之光子晶體作為藍光光源。而本案提出之二維多波雷射光子晶體技術，不僅在製程上改善鐵電相光子晶體之製作技藝與提昇良率；並在實現多波長之倍頻、三倍頻轉換效率上，優於現行之一維雷射光子晶體。(1005字)

關鍵圖式：

圖一　二維雷射光子晶體之波長轉換原理

圖二　以雷射光子晶體實現三波雷射產生與空間自動分光功能