[發明專利]熱光可調激光器系統

無效

• 申請號: 201280023504.4
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103907248A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 馬一山;查爾斯·M·馬歇爾
• 申請（專利權）人: 紅移系統有限公司
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

發明內容

能夠根據輸入參數改變光學透射的可調光學部件在光學器件中具有許多應用。一個示例是具有壓電換能器的空氣隙標準具，所述壓電換能器可以根據電信號改變它的空氣隙，從而改變光學通帶。另一個示例是由于硅的折射率的溫度依賴性而具有根據標準具溫度變化的通帶的硅標準具。

量子級聯激光器(QCL)是單極固態激光器，所述單極固態激光器實現了紅外波長的激射，包括在分子光譜學相當感興趣的3μm和13μm之間的范圍內的波長。QCL在不同的設計結構中可用，包括分布反饋(DFB)和法布里-波羅(FP)激光器。在許多波譜學應用中特別感興趣的是可調激光器，可調節激光器是一種通過工作參數的調節可以實現不同波長下激射的激光器。可調節的參數可以包括激光器的工作溫度或者激光器驅動電流。DFB或者FP結構的激光器典型地通過這些調節具有非常有限的補償調諧范圍，因為在這兩種結構中激光腔局限于QCL激射介質。但是將激光腔擴展到QCL介質外部的外腔器件并不具有相同的限制。通過使用光柵或其他波長選擇部件，如果激光器的增益介質支持，則可以實現相對較寬范圍的調諧范圍，超過中心波長的20％。可以實現寬增益區是QCL在分子光譜學中特別有吸引力的一個特征，因為其有助于提供改進的背景區別、并且提供利用單一激光器檢測感興趣的多種材料(氣體、液體和固體)的吸收線的能力。因此，使用波長選擇部件將激光器調諧至多個波長的方法是感興趣的，尤其是那些在包含醫藥、工業、環境、軍事和生物市場的應用中制造成本低并且具有環境穩定性的那些方法。以下的公開描述了熱光可調濾波器的多個實施例以及熱光可調激光器的多個實施例，所述熱光可調激光器包括一個或多個熱光可調濾波器作為波長選擇器件。

在一個實施例中，外腔激光器在激光器的外腔內包括量子級聯激光器(QCL)以及一個或多個熱光可調(TOT)濾波器。使用微機械(MEMS)工藝技術來制造所述濾波器，并且所述濾波器包括一個或多個光學腔，所述光學腔包含至少一種熱光材料和由具有不同折射率的至少兩種材料制成的分布式布拉格反射器(DBR)反射鏡，所述兩種材料可以本質上也具有熱光性質或者可以不具有熱光性質。這里所述的熱光材料指的是具有隨溫度變化的至少一種光學性質(例如其n或k值)的材料。

附圖說明

根據如附圖說明的本發明具體實施例的以下描述，前述和其他目的、特征和優勢將變得清楚明白，其中貫穿不同的視圖，相似的參考符號表示相同規定部件。附圖不必按比例繪制，而是將重點放在說明本發明各種實施例的原理。

圖1是激光器系統的方框圖；

圖2和圖3是依賴于波長的透射峰的曲線圖；

圖4和圖5是示出了熱光濾波器的細節的激光器系統的示意圖；

圖6和圖7是濾波器結構的示意圖；

圖8-10是示出了濾波器結構的MEMS結構的圖；

圖11-12是多層薄膜濾波器的示意圖；

圖13(a)和13(b)是濾波器結構的示意圖；

圖14-15是描述了集成電路結構布局的圖；

圖16是制造濾波器結構的基于MEMS的方法的流程圖；

圖17-26是描述了圖16的制造方法的不同階段的MEMS工件的圖；

圖27(a)和27(b)是TOT-QCL激光器有源濾波器區的示意圖。

具體實施方式