[發(fā)明專利]光泵鎖模薄片半導(dǎo)體激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910243068.1
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN101741012A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋晏蓉;張鵬;張曉;張志剛;田金榮;張新平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S5/065
• 分類號(hào): H01S5/065;H01S5/343;H01S5/10;H01S5/024
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光泵鎖模薄片半導(dǎo)體激光器，屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光泵鎖模薄片半導(dǎo)體激光器(Optically?Pumped?Mode-locked?Thin?DiskSemiconductor?Lasers，OP-MTDSL)兼顧了面發(fā)射半導(dǎo)體激光器、邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器和固體激光器三者的優(yōu)點(diǎn)，既有好的光斑模式TEM00(與邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器相比)和較高的輸出功率(與面發(fā)射半導(dǎo)體激光器相比)，波長又很容易設(shè)計(jì)成不同波段(與固體激光器相比)；除此之外，還有一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)是MTDSL的增益芯片和腔鏡是分離的，激光腔中可以加入加入調(diào)諧元件，獲得不同的功能.當(dāng)在腔中加入半導(dǎo)體可飽和吸收元件時(shí)，引入被動(dòng)鎖模機(jī)制，即可產(chǎn)生皮秒或飛秒寬度的脈沖輸出。而超短脈沖激光在生物醫(yī)學(xué)、光通訊、光時(shí)鐘信號(hào)等領(lǐng)域有很重要的應(yīng)用價(jià)值。

在生物醫(yī)學(xué)中觀測的活性樣品在連續(xù)光照射下容易被破壞，利用紅外超短脈沖光源的雙光子吸收可以解決這個(gè)問題。典型的熒光蛋白質(zhì)的吸收光譜一般在可見光范圍內(nèi)(例如488nm-514nm波長范圍)，其雙光子吸收的光源波長即為近紅外波長(例如976nm-1028nm附近)，是GaAs/InGaAs的發(fā)光波段，材料制作工藝比較成熟。另外，由于MTDSL的脈沖重復(fù)頻率不受電調(diào)制的限制，可以做得很高(＞40GHz)，作為計(jì)算機(jī)或者光通信的時(shí)鐘信號(hào)很有發(fā)展前途。

現(xiàn)有的薄片半導(dǎo)體激光器包括泵浦光源、散熱裝置、半導(dǎo)體增益芯片、外腔鏡，輸出光為連續(xù)光；所述的鎖模薄片半導(dǎo)體激光器在腔內(nèi)加入半導(dǎo)體可飽和元件，能夠?qū)崿F(xiàn)鎖模運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出ps或fs級(jí)激光脈沖。由于半導(dǎo)體材料上能級(jí)壽命短，即使在高重復(fù)頻率下也不會(huì)出現(xiàn)自調(diào)Q現(xiàn)象，非常適合做鎖模器件，得到穩(wěn)定的自啟動(dòng)鎖模脈沖輸出。

但半導(dǎo)體可飽和元件如何設(shè)置才能有效地產(chǎn)生超短脈沖光，目前還在探索階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡作為鎖模元件的自啟動(dòng)鎖模薄片半導(dǎo)體激光器，實(shí)現(xiàn)皮秒或飛秒的超短脈沖輸出。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案：采用V形諧振腔及泵浦光源，諧振腔由出射端鏡、中間反射鏡、端面反射鏡構(gòu)成，其中，出射端鏡采用輸出耦合鏡，中間反射鏡采用安裝在散熱裝置上的半導(dǎo)體增益芯片，泵浦光源通過透鏡組照射于半導(dǎo)體增益芯片。所述端面反射鏡采用半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，且半導(dǎo)體可飽和吸收鏡包含可飽和吸收層及布拉格反射鏡層；量子阱有源區(qū)、布拉格反射層在300-450度的溫度下生長而成。所述半導(dǎo)體增益芯片包含周期性多量子阱層和布拉格反射鏡層，其中周期性多量子阱層由交替的半導(dǎo)體量子阱有源層和量子阱勢壘層構(gòu)成。

所述泵浦光源是800-810nm波長的半導(dǎo)體激光器；半導(dǎo)體增益芯片中的周期性多量子阱層中的半導(dǎo)體量子阱有源層為InGaAs，其中In含量為0.18-0.20，量子阱勢壘層為GaAs或AlGaAs，其中量子阱個(gè)數(shù)為6-16個(gè)；半導(dǎo)體增益芯片的布拉格反射鏡層為26-28對GaAs/AlAs；輸出耦合鏡為光學(xué)玻璃，鍍有對1微米波長的激光部份透射的寬帶介質(zhì)膜；半導(dǎo)體可飽和吸收鏡中含有量子阱吸收區(qū)及布拉格反射鏡層，量子阱吸收區(qū)為InGaAs/GaAs材料，為3-5個(gè)量子阱，其中In含量為0.18-0.20，布拉格反射鏡層為23-28對GaAs/AlAs。

當(dāng)所述泵浦光源是630-670nm半導(dǎo)體激光器；半導(dǎo)體增益芯片中的周期性多量子阱層中的半導(dǎo)體量子阱有源層及量子阱勢壘層為GaAs/AlGaAs；半導(dǎo)體增益芯片的布拉格反射鏡層為26-28對GaAs/AlAs；輸出耦合鏡為光學(xué)玻璃，鍍有對850nm附近激光部份透射的寬帶介質(zhì)膜；半導(dǎo)體可飽和吸收鏡選取吸收波長850nm附近的GaAs/AlGaAs材料，為3-5個(gè)量子阱，布拉格反射鏡層為23-28對GaAs/AlAs。可以得到波長850nm的激光脈沖。

當(dāng)所述泵浦光源是808nm半導(dǎo)體激光器；半導(dǎo)體增益芯片中的周期性多量子阱層中的半導(dǎo)體量子阱有源層及量子阱勢壘層為GaInNAs/GaAs；半導(dǎo)體增益芯片的布拉格反射鏡層為26-28對GaAs/AlAs；輸出耦合鏡為光學(xué)玻璃，鍍有對1220nm附近激光部份透射的寬帶介質(zhì)膜；半導(dǎo)體可飽和吸收鏡選取吸收波長1220nm附近的GaInNAs/GaAs材料的吸收鏡，為3-5個(gè)量子阱，布拉格反射鏡層為23-28對GaAs/AlAs。可以得到波長1220nm的激光脈沖.