[實用新型]基于石墨烯/砷化鎵復合材料的全固態(tài)鎖模脈沖激光器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821746033.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN209169627U
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 孔春霞;季曉煒;戴瑞;張雪;羅云
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098;H01S3/0941
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

本實用新型公開了一種基于石墨烯/砷化鎵復合材料的全固態(tài)鎖模脈沖激光器，半導體激光器產(chǎn)生的連續(xù)光束依次穿過耦合透鏡、第一平凹鏡、增益介質(zhì)和第二平凹鏡，并通過第二平凹鏡反射形成第一反射光束，第一反射光束射至反射鏡上，并經(jīng)反射鏡反射形成第二反射光束，第二反射光束回射至第二平凹鏡上，并經(jīng)第二平凹鏡反射形成第三反射光束，第三反射光束穿過增益介質(zhì)并射至第一平凹鏡，經(jīng)第一平凹鏡反射形成第四反射光束，第四反射光束穿過GaAs/Gr復合材料可飽和吸收體并射至輸出鏡上。本實用新型相較于單純的砷化鎵和石墨烯材料，GaAs/Gr復合材料的導熱性和穩(wěn)定性顯著提高，對光的本征吸收也得到了顯著提高，在材料應用領(lǐng)域更為廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型涉及一種基于石墨烯/砷化鎵復合材料的全固態(tài)鎖模脈沖激光器，屬于激光技術(shù)及其非線性光學領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著石墨烯的成功制備，在很多領(lǐng)域石墨烯都展現(xiàn)了重要的應用效果，之后以石墨烯為代表的新型半導體材料也成為了科學研究的熱門課題。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料，具有穩(wěn)定性高、硬度大、韌性高、導熱導電性能好等優(yōu)點，此外，它具有極高的載流子遷移率，其數(shù)值超過了硅材料的10倍。

石墨烯是一種零距離半導體，被廣泛用于很多電子器件中，并且其極易與現(xiàn)有的半導體器件結(jié)合。但是，石墨烯的單原子層厚度，導致它對光的本征吸收較低。據(jù)研究，單層的石墨烯對光的吸收只有2.3%，并且光生載流子在石墨烯中壽命很短，只有皮秒量級，因此由石墨烯的固有缺陷導致了其制成的光學器件在響應速度和響應率上存在著缺陷。

砷化鎵是一種重要的半導體材料，屬于Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體，禁帶寬度1.4eV。由砷化鎵制成的半絕緣高阻材料的電阻率比硅、鍺高3個數(shù)量級以上，電子遷移率比硅大5～6倍，用砷化鎵制成的半導體器件具有高頻、高溫、低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強的特點。另外，它還是直接能隙的材料，具有發(fā)光功能。但由砷化鎵制成的半導體材料存在著導熱性差，高溫易分解的問題。基于石墨烯與金屬的復合材料能夠顯著增強穩(wěn)定性、導熱性等性能，當石墨烯與砷化鎵結(jié)合接觸，兩者接觸界面處會形成肖特基結(jié)，由此制備出的器件對光有很強的吸收，同時彌補了兩者的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容：

本實用新型利用GaAs/Gr復合材料所具有的可飽和吸收特性，提供一種基于石墨烯/砷化鎵復合材料的全固態(tài)鎖模脈沖激光器，可獲得高能量的鎖模脈沖激光，實現(xiàn)飛秒、皮秒級的脈沖輸出。

本實用新型所采用的技術(shù)方案有：一種基于石墨烯/砷化鎵復合材料的全固態(tài)鎖模脈沖激光器，包括由左至右依次并列設置的半導體激光器、耦合透鏡、第一平凹鏡、增益介質(zhì)和第二平凹鏡，在耦合透鏡的一側(cè)設置反射鏡，在第二平凹鏡的一側(cè)設置GaAs/Gr復合材料可飽和吸收體和輸出鏡，所述半導體激光器產(chǎn)生的連續(xù)光束依次穿過耦合透鏡、第一平凹鏡、增益介質(zhì)和第二平凹鏡，并通過第二平凹鏡反射形成第一反射光束，第一反射光束射至反射鏡上，并經(jīng)反射鏡反射形成第二反射光束，第二反射光束回射至第二平凹鏡上，并經(jīng)第二平凹鏡反射形成第三反射光束，第三反射光束穿過增益介質(zhì)并射至第一平凹鏡，經(jīng)第一平凹鏡反射形成第四反射光束，第四反射光束穿過GaAs/Gr復合材料可飽和吸收體并射至輸出鏡上；所述第一反射光束與第二反射光束相重合，第三反射光束與穿過增益介質(zhì)的所述連續(xù)光束相重合；

所述增益介質(zhì)采用Nd:GYSGG晶體；

所述半導體激光器發(fā)射的連續(xù)光束的中心波長為1060nm。

進一步地，所述第一平凹鏡朝向半導體激光器的一面依次鍍有1060nm增透膜和808nm高反膜，背向半導體激光器的一面鍍有808nm高反膜。

進一步地，所述增益介質(zhì)朝向半導體激光器的一面依次鍍有鍍有1060nm增透膜和808nm高反膜，背向半導體激光器的一面鍍有808nm的增透膜。

進一步地，所述第二平凹鏡中朝向第一平凹鏡方向的一面鍍有808nm高反膜。