[發明專利]一種基于平面光波導的可飽和吸收體及其制備方法

在審

• 申請號: 201910622034.7
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110350389A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 張多多;劉小峰;邱建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01S3/098
• 分類號: H01S3/098;H01S5/065
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于平面光波導的可飽和吸收體及其制備方法。可飽和吸收體由平面光波導和覆蓋于其上的金屬氧化物薄膜組成，平面光波導包括PLC芯片和光纖V型槽，金屬氧化物包括ITO、FTO、AZO、IZO、GZO、IGZO，以及Ti，V，Mo，W等過渡金屬的氧化物，該可飽和吸收體因所用材料的不同，工作波段可以覆蓋可見到近紅外波段。本發明提供了一種全新的用于各類脈沖激光器的可飽和吸收體及制備方法，具有制備方法簡單、成本低、激光損傷閾值高等特點，可用廣泛用于固體激光器，光纖激光器以及半導體激光器等各類激光器，用以產生最短可達百飛秒的激光脈沖。

技術領域

本發明屬于脈沖激光領域，具體涉及一種基于平面光波導的可飽和吸收體及其制備方法。

背景技術

脈沖激光廣泛用于激光制造、醫療以及精密光譜等領域。脈沖激光可通過主動和被動調制的方式來產生，主要有鎖模和調-Q兩種工作方式，其中鎖模脈沖最短可到數飛秒量級，而調-Q的脈沖具有較高的脈沖能量。主動調制技術目前主要是通過引入聲光調制器或者電光調制器來實現，而被動調制則包括克爾透鏡以及可飽和吸收體等。目前，在激光諧振腔中引入可飽和吸收體，通過被動調制的方式來實現脈沖輸出被認為最為有效和經濟的脈沖激光產生方法。

目前絕大多數報道中，可飽和吸收體的插入方式一般都是將非線性光學材料覆蓋在光學跳線的端面上，通過兩根光學跳線之間的對接形成透過型可飽和吸收體。這種方法結構緊湊，簡單易行，但是材料厚度較難優化，不可避免的使得激光器的插入損耗增大，致使光纖激光器的閾值功率提升，而且在激光垂直通過材料時，熱效應也進一步提高腔內損耗，致使激光損傷閾值降低。倏逝場是指當光波從光密介質入射到光疏介質且入射角大于臨界角時，發生全內反射，但仍有一部分光場將穿過界面進入到光疏介質一側，其振幅隨著與分界面垂直距離的增大而呈指數形式衰減，這部分光場稱之為倏逝波。利用倏逝場不僅使光和可飽和吸收體的有效作用長度增大，同時也降低了腔內的熱效應。

發明內容

為了解決背景技術中的問題，本發明提供了一種基于平面光波導的可飽和吸收體及其制備方法，用于各種固體和光纖激光器，具有制備簡單、成本低、并且具有優異的可飽和吸收性能和較高的激光損傷閾值。

本發明采用的技術方案如下：

一、一種基于平面光波導的可飽和吸收體

可飽和吸收體包括平面光波導和金屬氧化物，平面光波導主要由以石英玻璃作為襯底的PLC芯片和光纖V型槽組成，PLC芯片內刻蝕有用于光傳輸的波導光路，PLC芯片兩側耦合有光纖V型槽，PLC芯片表面刻蝕有用于沉積金屬氧化物的凹槽。

所述金屬氧化物包括摻錫氧化銦ITO、摻氟氧化錫FTO、摻鋁氧化鋅AZO、摻鋅氧化銦IZO、摻鎵氧化鋅GZO和銦鎵鋅氧化物IGZO以及金屬Ti、V、Mo、W等過渡金屬的氧化物。

所述可飽和吸收體的工作波段覆蓋0.5–3.0微米。

所述可飽和吸收體用于不同種類脈沖激光器的鎖模和調-Q脈沖的產生。

光在平面光波導中傳播時的倏逝場與覆蓋在PLC芯片上的金屬氧化物作用產生可飽和吸收效應。

所述的可飽和吸收體用于固體激光器、光纖激光器的鎖模或者調-Q的脈沖產生。

二、采用上述基于平面光波導的可飽和吸收體的制備方法

通過氣相沉積法在PLC芯片內刻蝕形成波導光路，PLC芯片表面通過刻蝕形成凹槽且凹槽底部位于波導光路上方10微米處，金屬氧化物通過磁控濺射或激光沉積技術沉積在凹槽底部，然后通過波導耦合平臺將沉積有金屬氧化物的PLC芯片和光纖V型槽耦合后制作形成平面波導型可飽和吸收體。

本發明的有益效果是：