本公开涉及微纳激光器，更具体地，涉及基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器及其制备方法。
背景技术：
1、随着纳米技术和材料科学的飞速发展，钙钛矿材料因其独特的光电性质成为研究的热点，尤其在光电子器件领域的应用潜力巨大。其中，准二维（2d）钙钛矿由于其层状结构中有机间隔层的引入，不仅有效抑制了三维（3d）钙钛矿中常见的离子迁移问题，提高了材料的环境稳定性和光稳定性，还通过量子限制效应显著增强了荧光量子产率和减少了非辐射复合，从而展现出卓越的光学性能。
2、传统的激光器设计通常依赖于复杂的光学谐振腔结构，而光子晶体激光器则代表了一种新颖的设计思路。这种激光器的核心是光子晶体结构，它能够通过人为设计的周期性微纳结构来形成光子禁带，类似于半导体材料中的电子能带。在禁带内，特定波长的光被禁止传播，而在禁带边缘或缺陷态处，则可以形成光学模式，实现光的放大与反馈，进而激发出激光。这种机制允许更灵活地控制激光的发射特性，如波长、方向性等，为实现微型化、集成化和多功能化的光子器件开辟了新的途径。
3、然而，要实现高效稳定的可见光波段光子晶体激光器，尤其是在短波长区域，仍面临诸多挑战。首先，短波长光的波长更短，要求光子晶体的结构必须具有更高的精度和更小的特征尺寸，这无疑对制造工艺提出了极高要求。传统的光刻或自组装技术在达到如此高的精度时，往往伴随着高昂的成本和较低的成品率。其次，短波光在介质中的散射和吸收损耗较大，这对于光子晶体激光器的性能构成了严重制约。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提供了基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器及其制备方法。
2、本公开的一个方面提供了基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，包括：光子晶体层，包括一层介质薄膜，介质薄膜具有阵列排布的介质孔或介质柱；增益介质层，位于光子晶体层上，增益介质层为一层准二维钙钛矿薄膜；准二维钙钛矿薄膜的发光光谱覆盖范围为510nm-560nm。
3、根据本公开的实施例，介质薄膜的厚度为10nm-200nm，介质孔和介质柱的周期均为100nm-800nm，介质孔和介质柱的直径均为50nm-300nm；增益介质层的厚度为50nm-200nm。
4、根据本公开的实施例，阵列排布方式包括三角晶格、四方晶格或复合晶格。
5、根据本公开的实施例，阵列排布的介质孔或介质柱的整体尺寸大于5μm×5μm。
6、根据本公开的实施例，其特征在于，介质薄膜的材料包括氧化硅或氟化镁。
7、根据本公开的实施例，光子晶体层还包括衬底，介质薄膜设于衬底上。
8、本公开的另一个方面提供了基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器的制备方法，包括：利用光学仿真软件，对光子晶体结构进行仿真，设计光子晶体结构，计算光子带隙；根据仿真的结果，在衬底上生成一层具有阵列排布的介质孔或介质柱的介质薄膜，得到光子晶体层；采用旋涂法先将前驱体溶液滴加在光子晶体层上，再滴加氯苯，进行退火处理，制备准二维钙钛矿薄膜，得到的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器；其中，前驱体溶液由苯乙基溴化铵、甲脒基溴化铵和溴化铅溶解于n,n-二甲基甲酰胺溶液中得到。
9、根据本公开的实施例，阵列排布的介质孔的制备方法包括：先在衬底上镀一层介质薄膜，再在介质薄膜进行光刻、刻蚀和清洗，得到阵列排布的介质孔。
10、根据本公开的实施例，阵列排布的介质柱的制备方法包括：先在衬底上进行光刻，再经过光刻的衬底上镀一层介质薄膜，后进行清洗、剥离，得到阵列排布的介质柱。
11、根据本公开的实施例，当介质薄膜的材料为氧化硅时，还包括在制备准二维钙钛矿薄膜前，将光子晶体层进行紫外臭氧处理。
12、根据本公开的实施例，因为采用了光子晶体层具有的阵列排布的介质孔或介质柱技术手段，实现了对绿光波段波长的调节以及实现了单一模式的激光出射。
13、根据本公开的实施例，因为采用了准二维钙钛矿薄膜具有优异的光学增益性能，有效弥补了光子晶体激光器加工带来的损耗，实现了高精度光子晶体激光器的构建。
1.基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，其特征在于，所述介质薄膜的厚度为10nm-200nm，所述介质孔和所述介质柱的周期均为100nm-800nm，所述介质孔和所述介质柱的直径均为50nm-300nm；所述增益介质层的厚度为50nm-200nm。
3.根据权利要求1所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，其特征在于，所述阵列排布方式包括三角晶格、四方晶格或复合晶格。
4.根据权利要求3所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，其特征在于，所述阵列排布的介质孔或介质柱的整体尺寸大于5μm×5μm。
5.根据权利要求1或2任一项所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，其特征在于，所述介质薄膜的材料包括氧化硅或氟化镁。
6.根据权利要求1所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器，其特征在于，所述光子晶体层还包括衬底，所述介质薄膜设于所述衬底上。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器的制备方法，其特征在于，所述阵列排布的介质孔的制备方法包括：先在衬底上镀一层介质薄膜，再在介质薄膜进行光刻、刻蚀和清洗，得到所述阵列排布的介质孔。
9.根据权利要求7所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器的制备方法，其特征在于，所述阵列排布的介质柱的制备方法包括：先在衬底上进行光刻，再经过光刻的衬底上镀一层介质薄膜，后进行清洗、剥离，得到所述阵列排布的介质柱。
10.根据权利要求9所述的基于准二维钙钛矿的光子晶体激光器的制备方法，其特征在于，当介质薄膜的材料为氧化硅时，还包括在制备准二维钙钛矿薄膜前，将光子晶体层进行紫外臭氧处理。
