项目目标
2026-08-14当前方案由高功率 GaN LED 蓝光泵浦子单元和低阈值 CBR 激光子单元组成。 蓝光经环氧树脂耦合至上方增益介质，DBR 同时承担蓝光透射和激射波段反馈， 使电注入发生在 LED 中、CQD 增益仍由光激发建立，实现电光解耦。
当前首先回答两个问题：CBR 激光子单元需要多大的阈值泵浦功率密度， 以及 GaN LED 的蓝光经过谱匹配、几何耦合、界面和 DBR 后还能提供多少有效功率密度。 两端匹配是器件可行性的基础。直接电泵浦仍是长期方向，但不与这条间接电驱动路线混写。
一、当前电光解耦路线
二、新 632 nm DBR-CQD-CBR 子单元
| R | P | W | H | d_SiO2 | 峰位 | Fp_max |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 570 nm | 360 nm | 275 nm | 250 nm | 288 nm | 632 nm | 50.0 |
这套结构是在历史 CQD-CBR 基础上将底部银反射镜替换为 DBR，用于兼顾红光反馈与蓝光透射。 当前参数和 Purcell 峰值已确认；模场限制因子在参数表与正文中的口径不一致，暂标为待核验。
三、历史 637 nm 参数锚点
| 字段 | 当前记录 | 证据状态 |
|---|---|---|
| 目标波长 | 637 nm 附近；已记录 peak at 637.017 nm | 已确认 |
| 腔体类型 | CBR，2D radial Bragg cavity | 已确认 |
| R | 约 566.2 nm | 已确认 |
| P | 375 nm | 已确认 |
| W | 275 nm | 已确认 |
| H | 309 nm | 已确认 |
| d_SiO2 | 350 nm | 已确认 |
| d_Ag | 100 nm | 已确认；后续 DBR 替代需另算 |
| Purcell factor | 单 z 偶极 Purcell_637nm≈44.360；xyz 平均约 15.27；x/y 约 0.725 | 已确认，但需分开使用 |
| Q factor | 待补充 | 待核验 |
| 模式体积 | 待补充 | 待核验 |
| 远场 / 偏振 / 模式信息 | 有 field map 记录线索；整理好的图和定量表待补 | 待补充 |
注意：637 nm 高 Purcell 分支与 631 nm 厚度/模场限制因子支线不是同一套参数，不能混用。
四、当前判断依据
637 nm 历史锚点继续有效。630 nm 当前层栈为 Ag_top 25、ZnMgO 70、TFB 25、PEDOT:PSS 30、ITO_up 20、Ag_down 100、ITO_down 150、Si 1000、H 100 nm。
当前瓶颈可能来自 Q、辐射损耗、径向反馈、传输层损耗和热路折中；630 nm 三次运行的差异也可能受监视器与配置影响。
630 nm 主扫描尚余 188 个候选，15 例容差扫描仅启动首例；材料增益、Q、远场、热稳定和电注入损耗仍待核验。
三组 630 nm 配置不可直接比较；高 Purcell 不能证明激光，单 z 偶极不能代表随机取向 CQD 膜，光泵结果不能证明电泵。
五、实现路径
- 结构设计：固定 637 nm 目标，继续围绕 R / P / W / H / d_SiO2 做可解释优化。
- Si / 石英硬模板制备：确认 CBR 周期、环宽、深度和可加工公差。
- 软模板复制：评估 PMMA / PVA / 其他支撑层的脱模、残留和形貌稳定性。
- 量子点增益层沉积：优先保证连续 QD 增益层和可控膜厚，不轻易直接压印 QD 层。
- 光泵测试：先建立 PL、阈值、谱线变窄、远场、偏振和 cavity control。
- ASE / lasing 判据验证：区分 gain、ASE、cavity lasing，避免只用光谱变窄下结论。
- 电注入器件探索：单独处理传输层、电极损耗、Joule heating、电荷平衡和 J-V-L。
- 与硅波导耦合的远期方案：在前面证据成立后，再讨论片上集成，不提前包装成结论。
六、关键风险
- CQD 增益不足：膜厚、PLQY、吸收、Auger 和 charging 都可能限制阈值。
- 电注入损耗过大：传输层、电极、ITO/金属靠近腔场会增加损耗。
- 金属电极吸收：底部 Ag 虽有反馈优势，但泵浦透过和电注入结构受限。
- 热效应：LED/PeLED 热源与 CBR 吸收热要分开算，环氧层可能是 CBR 散热瓶颈。
- 图案转印破坏量子点膜：直接压印 QD 层存在裂纹、残留和注入不连续风险。
- ASE 和腔体激光的判据混淆：必须补 no-cavity / detuned-cavity control、远场、偏振和模式分析。
七、7.10 历史任务如何并入主线
八、下一步计划
- 测量 GaN LED 峰值光功率密度随脉宽减小的变化，建立供给曲线。
- 测量高电流密度下的 LED 发射谱，并区分载流子注入与温升造成的峰位变化。
- 用热压方法制备 VCSEL 器件，先验证可重复出光与阈值行为。
- 标定蒸镀设备和石英晶振膜厚监控；名义 100 nm、实测约 20 nm 只说明当前标定有问题。
- 把实际 LED 功率供给与 632 nm DBR-CQD-CBR 的阈值需求放入同一张功率预算表。
- 继续补 Q、模式体积、远场、偏振和 no-cavity / detuned-cavity control。