專(zhuān)利名稱(chēng)：表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，特別是指一種適用于1060nm附近波長(zhǎng)固體激光器被動(dòng)鎖模用的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡。
背景技術(shù)：
近年來(lái)超短脈沖激光技術(shù)得到迅速的發(fā)展，帶動(dòng)了超短脈沖激光(皮秒、飛秒)在物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展，促進(jìn)了上述學(xué)科的變革。自1992年起，以瑞士聯(lián)邦工業(yè)學(xué)院的凱勒等人為主，國(guó)際上掀起了研制半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的熱潮。這種被動(dòng)鎖模吸收體采用MOCVD或MBE低溫生長(zhǎng)方法來(lái)生長(zhǎng)非飽和光吸收區(qū)和載流子馳豫區(qū)(通常兩者是合二為一的)，在襯底和吸收區(qū)之間生長(zhǎng)布拉格反射鏡。吸收區(qū)和布拉格反射鏡的光學(xué)長(zhǎng)度為反法布里-帕羅腔(即往返光程為波長(zhǎng)的半整數(shù)倍，以減少色散)。通過(guò)改變吸收區(qū)(載流子馳豫區(qū))的生長(zhǎng)溫度來(lái)控制飽和恢復(fù)時(shí)間；通過(guò)改變吸收區(qū)的厚度來(lái)改變調(diào)制深度。人們用這樣的器件實(shí)現(xiàn)了許多波長(zhǎng)區(qū)域固體激光器的被動(dòng)鎖模。
傳統(tǒng)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的馳豫區(qū)與吸收區(qū)合二為一，采用低溫生長(zhǎng)制作。例如對(duì)于1060nm波長(zhǎng)附近的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，采用低溫生長(zhǎng)In0.25Ga0.75As層作為非線(xiàn)性吸收區(qū)兼載流子快速馳豫區(qū)(馳豫時(shí)間在皮秒量級(jí))。這種低溫生長(zhǎng)材料含有很多缺陷，會(huì)帶來(lái)大量的非飽和損耗，進(jìn)而容易使半導(dǎo)體可飽和吸收鏡在鎖模激光器大功率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)損壞，或者縮短半導(dǎo)體可飽和吸收鏡在小功率運(yùn)轉(zhuǎn)下的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡一種表面態(tài)馳豫區(qū)的1060nm波長(zhǎng)附近固體激光器被動(dòng)鎖模用的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，與傳統(tǒng)方法相比，吸收區(qū)仍然采用In0.25Ga0.75As材料，不過(guò)不用低溫生長(zhǎng)而采用常溫生長(zhǎng)，這樣就不能繼續(xù)兼作載流子馳豫區(qū)，但是大大降低了非飽和損耗。傳統(tǒng)的吸收區(qū)上面的GaAs蓋層很厚，一般在10nm左右或更多。而這種新型吸收鏡的蓋層只有幾個(gè)nm，這就使得吸收區(qū)中產(chǎn)生的光生載流子可以通過(guò)GaAs/空氣界面獲得快速馳豫(馳豫時(shí)間在皮秒量級(jí)，只是不易調(diào)節(jié))。這種新型馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的非飽和損耗大大低于傳統(tǒng)的吸收鏡。使得半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的壽命大大延長(zhǎng)，并且適用光功率大大增加。
本發(fā)明一種表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，包括一襯底；一緩沖層，該緩沖層制作在襯底上；
一布拉格反射鏡，該布拉格反射鏡制作在緩沖層上，形成一高反射率的反射鏡；一吸收區(qū)，該吸收區(qū)制作在布拉格反射鏡上，采用常溫生長(zhǎng)的吸收區(qū)，非飽和損耗較??；一蓋層，該蓋層制作在吸收區(qū)上，該蓋層與空氣間高密度的表面態(tài)是載流子弛豫的通道。
其中所述襯底的材料為n+GaAs襯底。
其中所述吸收區(qū)的材料為In0.25Ga0.75As吸收區(qū)。
其中所述蓋層的材料為GaAs蓋層。
其中緩沖層的厚度為200nm～500nm。
其中吸收區(qū)的厚度為8nm～15nm。
其中吸收區(qū)生長(zhǎng)溫度為650℃～720℃。
其中蓋層的厚度為2nm～4nm。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖1為本發(fā)明的材料生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的具體實(shí)施應(yīng)用圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1所示本發(fā)明一種表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，
包括一襯底11，該襯底11的材料為n+GaAs襯底；一緩沖層12，該緩沖層12制作在襯底11上，該緩沖層12的厚度為200nm～500nm；一布拉格反射鏡13，該布拉格反射鏡13制作在緩沖層12上，形成一高反射率的反射鏡；一吸收區(qū)14，該吸收區(qū)14制作在布拉格反射鏡13上，采用常溫生長(zhǎng)的吸收區(qū)14，非飽和損耗較小；該吸收區(qū)14的材料為In0.25Ga0.75As吸收區(qū)；該吸收區(qū)14的厚度為8nm～15nm；該吸收區(qū)14的生長(zhǎng)溫度為650℃～720℃；一蓋層15，該蓋層15制作在吸收區(qū)14上，該蓋層15與空氣間高密度的表面態(tài)是載流子弛豫的通道；該蓋層15的材料為GaAs蓋層；該蓋層15的厚度為2nm～4nm。
實(shí)施例本發(fā)明的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡適合于一般的1060nm附近波長(zhǎng)的固體激光器被動(dòng)鎖模腔結(jié)構(gòu)。典型結(jié)構(gòu)如圖2所示的三鏡折疊腔。
本實(shí)施例的Nd:YAG被動(dòng)鎖模激光器包括808nm半導(dǎo)體泵源1，Nd:YAG激光晶體2，晶體左測(cè)鍍808nm高透過(guò)率，1060nm高反射率膜層，和半導(dǎo)體可飽和吸收鏡3構(gòu)成諧振腔。聚焦透鏡4將光束聚焦在半導(dǎo)體可飽和吸收鏡3上，光斑直徑在幾十微米，以達(dá)到半導(dǎo)體可飽和吸收鏡鎖模所需要的功率密度閾值。本實(shí)驗(yàn)裝置有兩路激光輸出方向。
權(quán)利要求
1.一種表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，包括一襯底；一緩沖層，該緩沖層制作在襯底上；一布拉格反射鏡，該布拉格反射鏡制作在緩沖層上，形成一高反射率的反射鏡；一吸收區(qū)，該吸收區(qū)制作在布拉格反射鏡上，采用常溫生長(zhǎng)的吸收區(qū)，非飽和損耗較??；一蓋層，該蓋層制作在吸收區(qū)上，該蓋層與空氣間高密度的表面態(tài)是載流子弛豫的通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中所述襯底的材料為n+GaAs襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中所述吸收區(qū)的材料為In0.25Ga0.75As吸收區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中所述蓋層的材料為GaAs蓋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中緩沖層的厚度為200nm～500nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中吸收區(qū)的厚度為8nm～15nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、3或6所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中吸收區(qū)生長(zhǎng)溫度為650℃～720℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，其中蓋層的厚度為2nm～4nm。
全文摘要
一種表面態(tài)馳豫區(qū)的半導(dǎo)體可飽和吸收鏡，其特征在于，包括一襯底；一緩沖層，該緩沖層制作在襯底上；一布拉格反射鏡，該布拉格反射鏡制作在緩沖層上，形成一高反射率的反射鏡；一吸收區(qū)，該吸收區(qū)制作在布拉格反射鏡上，采用常溫生長(zhǎng)的吸收區(qū)，非飽和損耗較?。灰簧w層，該蓋層制作在吸收區(qū)上，該蓋層與空氣間高密度的表面態(tài)是載流子馳豫的通道。
文檔編號(hào)H01S3/098GK1705175SQ20041004606
公開(kāi)日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者王勇剛, 馬驍宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所