波導鎖模雷射器的製作方法

2023-10-21 04:31:07

專利名稱：波導鎖模雷射器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷射技術領域，具體是一種基于波導為增益介質的全波導結構的皮秒被動鎖模雷射器。
背景技術：
隨著雷射技術與光波導技術的發展，有效的推動了集成光學的發展，為光集成晶片的產生奠定了一定的基礎，但是目前高度集成的超短脈衝源主要有光纖源與半導體光源，半導體光源由於其穩定性比較差，與光纖耦合困難，光纖源在光集成器件中比較大，很難適應光集成器件的發展，更不能適應光集成晶片的產生。針對波導為增益介質的雷射器引起了研究人員的強烈興趣，2002年，J.R.Lee研究組通過採用半導體雷射陣列對長60mm，寬11mm，厚度為200 μ m的Nd:YAG增益介質進行泵浦，獲得輸出150W的信號光，光光轉換率達到35%。同時通過正支共焦非穩腔，輸出光亮度增加26倍，功率僅僅降低12%。在國內，張曉霞等人關於光波導雷射器與放大器進行了研究(專利公開號:1752778)。波導鎖模雷射器的優點在於高度集成化，將有效的推動了光集成技術的發展，遺憾的是目前的超短超快鎖模雷射器，除了光纖等圓波導的發展實現外，目前的波導雷射器存在著分立元件較多問題，例如在波導雷射器中只是採用波導器件為增益介質，而泵浦和其他器件採用的是外部固體或者光纖器件，在很大程度上降低了波導鎖模雷射器的高集成度，也為光集成技術的發展設置了障礙。

實用新型內容為了解決背景技術中所存在的技術問題，本實用新型提出了一種波導鎖模雷射器，在增益介質的一端採用特殊手段將半導體可飽和吸收鏡固定，作為雷射腔內的一個腔鏡，另外採用飛秒微加工系統在為摻雜基底上點對點的將光柵寫入波導通道，利用光柵的色散補償和半導體的可飽和吸收反射鏡的特性實現被動鎖模。本實用新型的技術解決方案是:波導鎖模雷射器，其特徵在於:所述雷射器包括半導體可飽和吸收反射鏡、波導增益介質、波導光柵以及泵浦源，所述半導體可飽和吸收鏡和波導光柵分別設在波導增益介質的兩端，所述泵浦源設在波導光柵之上。上述波導增益介質包括沒有摻雜的基底以及基底上摻雜的增益材料。上述波導增益介質是在飛秒加工系統中利用飛秒雷射非線性誘導折射率變化，產生雷射增益波導，飛秒雷射經過狹縫系統進行光束整形和顯微物鏡聚焦在摻雜材料內部產生了折射率增加而形成的增益波導。上述波導光柵是在飛秒加工系統中在具有布儒斯特角的晶體基底上點對點製作的波導光柵，所述波導光柵對整個系統進行色散補償。上述泵浦源是由8根雷射二極體組成的半導體雷射陣列。上述光柵是連接在增益波導上的啁啾光纖光柵，或者啁啾鏡。上述半導體雷射陣列包括半導體雷射二極體載體(41)、雷射二極體(42)，帶狹縫的反射薄膜(43)以及98%的高反射薄膜；所述半導體雷射二極體載體是多個，所述雷射二極體設置在半導體雷射二極體載體內，與半導體雷射二極體載體一一對應，所述多個半導體雷射二極體載體設置在帶狹縫的反射薄膜上。上述增益材料是摻稀土元素或摻鐿的增益材料。上述波導增益介質厚度為220 μ m,寬為I Imm,長為60mm。上述的半導體可飽和吸收反射鏡是通過精密控制平臺將半導體可飽和吸收反射鏡固定在增益介質的輸出端。本實用新型提供了一種具有高度集成化的被動鎖模固體平面波導雷射研製手段，為波導鎖模雷射器在光集成領域提供了高度集成化的波導光源；本實用新型主要考慮了波導鎖模雷射器的高度集成化問題，另外解決了由於工作物質厚度(一般情況下是ΙΟΟμπι量級)而造成的衍射損耗增大，通過直接在增益介質的端面上生長半導體可飽和吸收體和在另外一端面增加大小相同的波導光柵，降低了衍射損耗，提聞了集成化。

圖1是本實用新型波導鎖模雷射器的整體結構示意圖；圖2是本實用新型波導鎖模雷射器的泵浦結構示意圖；圖3是本實用新型波導鎖模雷射器的諧振腔結構示意具體實施方式
參見圖1，本實用新型的波導鎖模雷射器，其主要組成為4部分，半導體可飽和吸收反射鏡1、波導增益介質2、波導光柵3、雷射二極體陣列泵浦源4 ;半導體可飽和吸收鏡I和波導光柵3分別設在波導增益介質2的兩端，雷射二極體陣列泵浦源4設在波導光柵之上。半導體可飽和吸收反射鏡I是通過精密控制平臺將半導體可飽和吸收反射鏡I固定到波導增益介質2輸出端，並用專用膠將半導體可飽和吸收反射鏡1，從而實現了可飽和吸收反射鏡I與波導成一體，滿足全波導的結構。參見圖2，圖3，波導增益介質2是一塊摻雜的材料，其厚度為220 μ m，寬為11mm，長為60_，底部為沒有摻雜的基底22，上部為摻雜的增益材料21，在飛秒加工系統中利用飛秒雷射非線性誘導折射率變化，產生雷射增益波導，飛秒雷射經過狹縫系統進行光束整形和顯微物鏡聚焦在摻雜材料內部產生了折射率增加，從而形成增益波導，加工系統的處理得到了如圖3所示的波導增益介質。參見圖3，波導光柵3是連接在增益波導上的啁啾光纖光柵，或者啁啾鏡。其採用飛秒雷射技工系統在具有布儒斯特角的晶體基底31上點對點製作的波導光柵32，此光柵的色散與帶寬是經過嚴格計算，對整個系統進行色散補償。參見圖2，泵浦源4是由8根雷射二極體組成的半導體雷射陣列，用來泵浦波導增益介質，其採用的泵浦方式為側面泵浦，，其主要組成主要有半導體雷射二極體載體41、雷射二極體42、帶狹縫的反射薄膜43以及98%的高反射薄膜44。由于波導比較薄，一般為200-400 μ m，導致對於增益介質對單程的泵浦光的利用率比較低，為了解決採用在增益介質的底部鍍有98%的高反射薄膜。從而達到雙程吸收的目的，提高泵浦光的吸收能力。
權利要求1.波導鎖模雷射器，其特徵在於:所述雷射器包括半導體可飽和吸收反射鏡、波導增益介質、波導光柵以及泵浦源，所述半導體可飽和吸收反射鏡和波導光柵分別設在波導增益介質的兩端，所述泵浦源設在波導光柵之上。
2.根據權利要求1所述的波導鎖模雷射器，其特徵在於:所述波導光柵是在飛秒加工系統中在具有布儒斯特角的晶體基底上點對點製作的波導光柵，所述波導光柵對整個系統進行色散補償。
3.根據權利要求2所述的波導鎖模雷射器，其特徵在於:所述波導光柵是連接在增益波導上的啁啾光纖光柵，或者啁啾鏡。
4.根據權利要求3所述的波導鎖模雷射器，其特徵在於:所述泵浦源是由8根雷射二極體組成的半導體雷射陣列；所述半導體雷射陣列包括半導體雷射二極體載體、雷射二極體、帶狹縫的反射薄膜以及98%的高反射薄膜；所述半導體雷射二極體載體是多個，所述雷射二極體設置在半導體雷射二極體載體內，與半導體雷射二極體載體一一對應，所述多個半導體雷射二極體載體設置在帶狹縫的反射薄膜上。
專利摘要本實用新型提出了一種波導鎖模雷射器，包括半導體可飽和吸收反射鏡、波導增益介質、波導光柵以及泵浦源，半導體可飽和吸收鏡和波導光柵分別設在波導增益介質的兩端，泵浦源設在波導光柵之上，本實用新型的波導鎖模雷射器，在增益介質的一端採用特殊手段將半導體可飽和吸收鏡固定，作為雷射腔內的一個腔鏡，另外採用飛秒微加工系統在為摻雜基底上點對點的將光柵寫入波導通道，利用光柵的色散補償和半導體的可飽和吸收反射鏡的特性實現被動鎖模。
文檔編號H01S3/098GK202977961SQ20122021239
公開日2013年6月5日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者趙衛, 程光華, 白晶, 惠榮慶, 王屹山 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所