[實(shí)用新型]棱鏡式垂直腔面發(fā)射激光器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720035530.5
• 申請(qǐng)日: 2007-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201038596Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉莉華;崔一平;李麗;龐叔鳴;鐘嫄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/183
• 分類號(hào): H01S5/183
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型是一種用棱鏡和多層介質(zhì)膜分離輸出光束的垂直腔面發(fā)射激光器，屬于激光器件制造的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著有機(jī)/聚合物材料發(fā)光性質(zhì)研究的深入，科學(xué)家們開(kāi)始研究有機(jī)/聚合物材料以實(shí)現(xiàn)激射。這種有機(jī)/聚合物材料激光被形象地稱為“塑料激光”。

與傳統(tǒng)激光器相比，有機(jī)/聚合物激光器具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

●聚合物激光器的發(fā)射波長(zhǎng)可以通過(guò)分子設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)諧范圍覆蓋了紫外到紅外區(qū)；

●受激發(fā)射截面大，激射閾值低；

●既可以制備在剛性襯底上，又可以制作在大面積柔性材料上；

●聚合物薄膜的激光發(fā)射可以滿足軍用器件小型化、集成化的要求；

●制造方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉；

●不但可以實(shí)現(xiàn)線光束激射，還可以實(shí)現(xiàn)面光束。

以有機(jī)/聚合物為工作物質(zhì)的激光器的出現(xiàn)，不僅向傳統(tǒng)激光理論提出了新的挑戰(zhàn)，而且在現(xiàn)代顯示技術(shù)和集成光學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

平面光學(xué)微腔是在垂直腔面的一維方向上尺寸為光波長(zhǎng)大小的Fabry-Perot諧振腔。根據(jù)Fermi’s黃金定則可知，微腔效應(yīng)是腔內(nèi)光子態(tài)密度(模式密度)重新分布的結(jié)果。近年來(lái)，由于光學(xué)微腔在量子電動(dòng)力學(xué)基本物理的研究以及開(kāi)發(fā)新型光電子器件等方面的重要意義，各種發(fā)光材料包括無(wú)機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)染料、聚合物等在微腔中的發(fā)射性質(zhì)的研究一直受到人們的重視，特別是由有機(jī)材料制成的平面微腔更引人注目。有機(jī)發(fā)光材料一般具有很寬的發(fā)光譜帶，譜線的半高寬約100nm。而采用微腔結(jié)構(gòu)可以很好地控制其自發(fā)輻射性質(zhì)，獲得單色性很好的發(fā)光。由于微腔效應(yīng)，發(fā)光材料在諧振波長(zhǎng)處的自發(fā)輻射得到增強(qiáng)，非諧振波長(zhǎng)處的自發(fā)輻射受到抑制。在微腔中，發(fā)光材料的自發(fā)輻射速率和發(fā)射光譜都將發(fā)生變化，在滿足激光的閾值條件下就可能獲得激光輸出。

現(xiàn)有的有機(jī)薄膜垂直腔面發(fā)射激光器通常采用三明治式結(jié)構(gòu)，即包括一個(gè)反射超過(guò)預(yù)定波長(zhǎng)范圍的光的底部電介質(zhì)堆；一個(gè)有機(jī)激活區(qū)；一個(gè)與底部電介質(zhì)堆分隔開(kāi)并能夠反射超過(guò)預(yù)定波長(zhǎng)范圍的光的頂部電介質(zhì)堆。有時(shí)頂部電介質(zhì)堆可用金屬膜代替，但由于金屬薄膜作為一種吸收介質(zhì)，其反射率難以提高，因此由其所構(gòu)造的光學(xué)微腔不易獲得很高的品質(zhì)因子(Q)。

普通的三明治式結(jié)構(gòu)雖然也能在垂直腔中形成激光振蕩，但輸入泵浦光與輸出光位于微腔同側(cè)時(shí)，兩者夾角很小，給輸出光的探測(cè)和使用帶來(lái)困難。輸入泵浦光與輸出光位于微腔兩側(cè)時(shí)，垂直微腔的效率較低，反射層的制作比較復(fù)雜，參數(shù)難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：本實(shí)用新型的目的是提供一種棱鏡式垂直腔面發(fā)射激光器，該激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，能有效地將入射泵浦光與輸出光分開(kāi)，且能獲得高效的垂直微腔。

技術(shù)方案；本實(shí)用新型的棱鏡式垂直腔面發(fā)射激光器該激光器包括高反射介質(zhì)膜、有機(jī)增益膜、第一帶通介質(zhì)膜、石英直角棱鏡、第二帶通介質(zhì)膜，其中：石英直角棱鏡的一個(gè)垂直面從表面至外依次設(shè)有對(duì)輸入泵浦光波長(zhǎng)λ₁增透、對(duì)輸出光波長(zhǎng)λ₂高反射的第一帶通介質(zhì)膜、對(duì)輸出光波長(zhǎng)λ₂有光放大效應(yīng)的有機(jī)增益膜、對(duì)輸出光波長(zhǎng)λ₂近似全反的高反射介質(zhì)膜；石英直角棱鏡的斜面上設(shè)有對(duì)輸出光波長(zhǎng)λ₂增透、對(duì)輸入光波長(zhǎng)λ₁高反射的第二帶通介質(zhì)膜。所述的石英直角棱鏡為45°的直角棱鏡。高反射介質(zhì)膜為對(duì)輸出光波長(zhǎng)λ₂反射率>90％的介質(zhì)膜。在垂直結(jié)構(gòu)微腔中引入棱鏡將入射光和輸出光有效地分開(kāi)。

工作原理及過(guò)程：輸入泵浦光從沒(méi)有膜的一垂直面垂直入射，在斜面上反射后、垂直入射到有膜的垂直面上，透過(guò)第一帶通介質(zhì)膜進(jìn)入增益膜區(qū)，并在高反射介質(zhì)膜和第一帶通介質(zhì)膜形成的微腔內(nèi)來(lái)回振蕩，激勵(lì)出輸出光，部分輸出光可透過(guò)第一帶通介質(zhì)膜進(jìn)入棱鏡、入射到石英直角棱鏡的斜面上，并透過(guò)第二帶通介質(zhì)膜獲得激光輸出。

有益效果：

1.輸入泵浦光直接垂直入射進(jìn)增益膜，可獲得最大的增益長(zhǎng)度。

2.輸入泵浦光和輸出光被有效地分開(kāi)，沒(méi)有互相干擾的現(xiàn)象。

3.石英棱鏡的熱膨脹系數(shù)小，外界溫濕度對(duì)器件的影響較小。

4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中有：高反射介質(zhì)膜1，有機(jī)增益膜2，第一帶通介質(zhì)膜3，石英直角棱鏡4，第二帶通介質(zhì)膜5，輸入泵浦激光束Eλ₁，輸出激光束Eλ₂。

具體實(shí)施方式