波导锁模激光器的制作方法

文档序号:7099298
专利名称:波导锁模激光器的制作方法
技术领域
本发明涉及激光技术领域,具体是一种基于波导为增益介质的全波导结构的皮秒被动锁模激光器。
背景技术
随着激光技术与光波导技术的发展,有效的推动了集成光学的发展,为光集成芯片的产生奠定了一定的基础,但是目前高度集成的超短脉冲源主要有光纤源与半导体光源,半导体光源由于其稳定性比较差,与光纤耦合困难,光纤源在光集成器件中比较大,很难适应光集成器件的发展,更不能适应光集成芯片的产生。针对波导为增益介质的激光器引起了研究人员的强烈兴趣,2002年,J. R. Lee研究组通过采用半导体激光阵列对长60mm,宽11mm,厚度为200 iim的Nd = YAG增益介质进行泵浦,获得输出150W的信号光,光光转换 率达到35%。同时通过正支共焦非稳腔,输出光亮度增加26倍,功率仅仅降低12%。在国内,张晓霞等人关于光波导激光器与放大器进行了研究(专利公开号1752778)。波导锁模激光器的优点在于高度集成化,将有效的推动了光集成技术的发展,遗憾的是目前的超短超快锁模激光器,除了光纤等圆波导的发展实现外,目前的波导激光器存在着分立元件较多问题,例如在波导激光器中只是采用波导器件为增益介质,而泵浦和其他器件采用的是外部固体或者光纤器件,在很大程度上降低了波导锁模激光器的高集成度,也为光集成技术的发展设置了障碍。

发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题,本发明提出了一种波导锁模激光器,在增益介质的一端采用特殊手段将半导体可饱和吸收镜固定,作为激光腔内的一个腔镜,另外采用飞秒微加工系统在为掺杂基底上点对点的将光栅写入波导通道,利用光栅的色散补偿和半导体的可饱和吸收反射镜的特性实现被动锁模。本发明的技术解决方案是波导锁模激光器,其特征在于所述激光器包括半导体可饱和吸收反射镜、波导增益介质、波导光栅以及泵浦源,所述半导体可饱和吸收镜和波导光栅分别设在波导增益介质的两端,所述泵浦源设在波导光栅之上。上述波导增益介质包括没有掺杂的基底以及基底上掺杂的增益材料。上述波导增益介质是在飞秒加工系统中利用飞秒激光非线性诱导折射率变化,产生激光增益波导,飞秒激光经过狭缝系统进行光束整形和显微物镜聚焦在掺杂材料内部产生了折射率增加而形成的增益波导。上述波导光栅是在飞秒加工系统中在具有布儒斯特角的晶体基底上点对点制作的波导光栅,所述波导光栅对整个系统进行色散补偿。上述泵浦源是由8根激光二极管组成的半导体激光阵列。上述半导体激光阵列包括半导体激光二极管载体(41)、激光二极管(42),带狭缝的反射薄膜(43)以及98%的高反射薄膜;所述半导体激光二极管载体是多个,所述激光二极管设置在半导体激光二极管载体内,与半导体激光二极管载体一一对应,所述多个半导体激光二极管载体设置在带狭缝的反射薄膜上。上述增益材料是掺稀土元素或掺镱的增益材料。上述波导增益介质厚度为220iim,宽为IImm,长为60mm。上述的半导体可饱和吸收反射镜是通过精密控制平台将半导体可饱和吸收反射镜固定在增益介质的输出端。本发明提供了一种具有高度集成化的被动锁模固体平面波导 激光研制手段,为波导锁模激光器在光集成领域提供了高度集成化的波导光源;本发明主要考虑了波导锁模激光器的高度集成化问题,另外解决了由于工作物质厚度(一般情况下是100 量级)而造成的衍射损耗增大,通过直接在增益介质的端面上生长半导体可饱和吸收体和在另外一端面增加大小相同的波导光栅,降低了衍射损耗,提高了集成化。


图I是本发明波导锁模激光器的整体结构示意图;图2是本发明波导锁模激光器的泵浦结构示意图;图3是本发明波导锁模激光器的谐振腔结构示意具体实施例方式参见图1,本发明的波导锁模激光器,其主要组成为4部分,半导体可饱和吸收反射镜I、波导增益介质2、波导光栅3、激光二极管阵列泵浦源4 ;半导体可饱和吸收镜I和波导光栅3分别设在波导增益介质2的两端,激光二极管阵列泵浦源4设在波导光栅之上。半导体可饱和吸收反射镜I是通过精密控制平台将半导体可饱和吸收反射镜I固定到波导增益介质2输出端,并用专用胶将半导体可饱和吸收反射镜1,从而实现了可饱和吸收反射镜I与波导成一体,满足全波导的结构。参见图2,图3,波导增益介质2是一块掺杂的材料,其厚度为220 iim,宽为11mm,长为60_,底部为没有掺杂的基底22,上部为掺杂的增益材料21,在飞秒加工系统中利用飞秒激光非线性诱导折射率变化,产生激光增益波导,飞秒激光经过狭缝系统进行光束整形和显微物镜聚焦在掺杂材料内部产生了折射率增加,从而形成增益波导,加工系统的处理得到了如图3所示的波导增益介质。参见图3,波导光栅3是采用飞秒激光技工系统在具有布儒斯特角的晶体基底31上点对点制作的波导光栅32,此光栅的色散与带宽是经过严格计算,对整个系统进行色散补偿。参见图2,泵浦源4是由8根激光二极管组成的半导体激光阵列,用来泵浦波导增益介质,其采用的泵浦方式为侧面泵浦,,其主要组成主要有半导体激光二极管载体41、激光二极管42、带狭缝的反射薄膜43以及98%的高反射薄膜44。由于波导比较薄,一般为200-400 u m,导致对于增益介质对单程的泵浦光的利用率比较低,为了解决采用在增益介质的底部镀有98%的高反射薄膜。从而达到双程吸收的目的,提高泵浦光的吸收能力。
权利要求
1.波导锁模激光器,其特征在于所述激光器包括半导体可饱和吸收反射镜、波导增益介质、波导光栅以及泵浦源,所述半导体可饱和吸收镜和波导光栅分别设在波导增益介质的两端,所述泵浦源设在波导光栅之上。
2.根据权利要求I所述的波导锁模激光器,其特征在于所述波导增益介质包括掺稀土元素的激光玻璃或者激光晶体的固体材料。
3.根据权利要求2所述的波导锁模激光器,其特征在于所述增益波导是飞秒加工系统中利用飞秒激光非线性诱导折射率变化,产生激光增益波导,飞秒激光经过狭缝系统进行光束整形和显微物镜聚焦在掺杂材料内部产生了折射率增加而形成的增益波导。
4.根据权利要求2所述的波导锁模激光器,其特征在于所述增益波导可以是由离子注入方式、离子交换方式、光刻方式在激光介质内部或者表面制作的波导结构。
5.根据权利要求3所述的波导锁模激光器,其特征在于所述波导光栅是在飞秒加工系统中在具有布儒斯特角的晶体基底上点对点制作的波导光栅,所述波导光栅对整个系统进行色散补偿。
6.根据权利要求I所述的波导锁模激光器,其特征在于所述光栅是连接在增益波导上的啁啾光纤光栅,或者啁啾镜。
7.根据权利要求5所述的波导锁模激光器,其特征在于所述半导体激光阵列包括半导体激光二极管载体、激光二极管,带狭缝的反射薄膜以及98%的高反射薄膜;所述半导体激光二极管载体是多个,所述激光二极管设置在半导体激光二极管载体内,与半导体激光二极管载体一一对应,所述多个半导体激光二极管载体设置在带狭缝的反射薄膜上。
8.根据权利要求2-6任一所述的波导锁模激光器,其特征在于所述增益材料是掺镱、掺铒、掺钦、掺铥或掺钇的增益材料。
9.根据权利要求7所述的波导锁模激光器,其特征在于所述增益波导直径是O.5微米-200微米,所述增益波导是单模波或多模波导。
10.根据权利要求8所述的波导锁模激光器,其特征在于所述半导体可饱和吸收反射镜通过精密控制平台固定在增益介质的输出端或者在波导侧方距离一毫米以内的地方;所述可饱和吸收镜是半导体饱和吸收镜或碳纳米管。
全文摘要
本发明提出了一种波导锁模激光器,包括半导体可饱和吸收反射镜、波导增益介质、波导光栅以及泵浦源,半导体可饱和吸收镜和波导光栅分别设在波导增益介质的两端,泵浦源设在波导光栅之上,本发明的波导锁模激光器,在增益介质的一端采用特殊手段将半导体可饱和吸收镜固定,作为激光腔内的一个腔镜,另外采用飞秒微加工系统在为掺杂基底上点对点的将光栅写入波导通道,利用光栅的色散补偿和半导体的可饱和吸收反射镜的特性实现被动锁模。
文档编号H01S3/098GK102738693SQ20121014653
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者惠荣庆, 王屹山, 白晶, 程光华, 赵卫 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所
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