[發明專利]制造可飽和吸收鏡的合金配比調節

無效

• 申請號: 01108319.0
• 申請日: 2001-02-27
• 公開（公告）號: CN1311551A
• 公開（公告）日: 2001-09-05
• 發明（設計）人: 弗倫斯·克勞茨;約翰·E·坎寧安;韋恩·H·諾克斯;加布里埃爾·F·特皮
• 申請（專利權）人: 朗迅科技公司
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02;H01S3/08;H01S3/098;H01S5/026;G02B5/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

本發明涉及布拉格可飽和鏡以及用這種鏡作開關的激光器。

在序列號為_____、與此同時提出的且與本發明有相同受讓人的共同未決申請中，描述了一種混合半導體-介電線性調頻可飽和吸收鏡，所設計的該鏡用作超快固體激光器的鎖模開關組件，這種激光器能產生顯示脈沖寬度在塵秒級的脈沖。

被動鎖模在這種激光器中是通過在激光器腔內或耦合到激光器的外部光腔中放置鎖模組件來實現的。可飽和吸收器依賴于所吸收的入射輻射的密度，而且它對于具有比飽和密度高的密度的入射輻射變得透明。由于這種性質，飽和吸收器吸收弱的入射輻射且只讓對應鎖定態模的高密度模透過。

在上述提到的共同未決申請中描述的可飽和吸收器是一種混合結構，基本地包括一個半導體襯底，在這個襯底上堆疊了由寬能隙層和窄能隙層交替排列的線性調頻多層半導體單元，與在所選半導體層中嵌入了一個或多個量子阱的介電平滑邊緣濾波器單片集成在一起。特別是，描述了一種可飽和吸收器，它包括由Al_xGa_1-xAs和AlAs交替排列的82個半導體層的一個堆，每層有許多原子層厚，還包括由SiO₂和Si₃N₄交替排列的12個介電層。為了得到確定的群時延色散(GDD)特性，層的光學厚度是沿著堆的方向調節的。所需的半導體層的組分以及能帶隙也沿著多層而改變。另外量子阱和阻擋層根據需要嵌入頂端窄能帶隙層來更好地獲得飽和吸收器。

所述的這種結構在生產中帶來了相當的復雜性，這是由于這種結構需要在厚度上建立所需的變化，而且至少要在一些半導體層中摻雜。

本發明提供一種能得到所需光學厚度和組分變化的改進技術，從而實現多層堆中半導體層的延遲性質。

本發明涉及到除層厚度的線性調頻(chirping)外，以一種特殊方式改變半導體層的折射率，更簡便地得到一種在所需寬帶具有一致的GDD結構。特別是，三元組分半導體層的組分和折射率指標值的變化是通過合金配比調節(digital?alloy?modulation)實現的。這里所用的合金配比調節(digital?alloy?modulation)這個詞描述了一種化合物半導體的一個層的能帶隙的確定方法，該化合物半導體基本上是許多化合物半導體的混合物，比如，三元組分的Al_0.3Ga_0.7As，是二元化合物AlAs和GaAs的合金，通過生長組分的一個層作為二元化合物的多個面，層中的兩種化合物的所選定的平面數目決定它的能帶隙。比如，100個平面厚的一層Al_0.3Ga_0.7As是由30個AlAs雙原子平面和70個GaAs雙原子平面形成的。為了方便，兩組平面可以生長成兩個鄰近的區域，每組平面是一種類型。或者，這種層也可以通過這兩種類型平面交替生長來形成，當生長包括大量平面的厚層時，這種方式就更優選。另外，在一些例子中，在層中包括只有部分填充的平面會更有利。

在下面的更詳盡的說明中將會結合附圖更詳細地描述本發明。

圖1所示的是根據本發明的一種飽和吸收器。

圖2所示的是一種鎖模激光器，該激光器用圖1所示的這種飽和吸收器作鎖模開關。

首先討論鎖模激光器的一些重要的一般原理將會有所幫助。

對寬帶操作，重要的是提供一種至少在操作所需的帶寬內基本上是常數的群延時色散(GDD)。在一個波長帶上為常數的GDD需要一個近似地隨波長而線性變化的群延時。給定中心波長的波包被一個相應的1/4波堆最有效地反射。因此，堆中的多層周期(線性調頻)的單調變化會引起隨波長單調地變化的透射深度。但是，在層厚度準確單調變化的典型多層涂層中，GDD看來被類法布里-珀羅共振強烈地干擾，于是希望通過調節層厚度來消除這種共振。在1994年2月Optical?Letters19#3卷上的一篇題為“Chirped?Multilayer?coatingsfor?Broadband?Dispersion?control?in?Femtosecond?Lasers”的論文中描述了這種現象，此處引入其教導作為參考。在對襯底引入單調增加層周期的厚度的特性后，發現了GDD的最佳均勻性。盡管這種變化并不是均勻線性的。