专利名称：棱镜式垂直腔面发射激光器的制作方法
技术领域：
棱l^;垂直腔面^ltil光器技术领域本实甩新型是一种用梭镜和多层介质膜分离输出光束的垂直腔面发射激光 器，属于激光器件制造的技术领域。技术背景随着有m/聚合物材料发光itM研究的深入，科学家们开始研究有机/聚合物材料以实现激射。这种有机/聚^r材料撒光被形象地称为"塑料激光"。与传统澉光器相比，有机/聚合物撖光器具有诸多优点*聚合物激光器的发射波长可以通过分子设计进行调节，其调谐范围饔盖了紫外到红外区；*受mm射截面大，激射闺值低；*既可以制备在刚性衬底上，又可以制作在大面积柔性材料上；*聚合物薄膜的激光发射可以满足军用器件小型化、集成化的要求；*制造方便、设备简单、成本低廉；*不但可以实现线光束激射，还可以实现面光束。以有机/聚合物为工作物质的激光器的出现，不仅向传统撖光理论提出了新的 挑战，而且在现代显示技术和集成光学领域展现出巨大的应用潜力。平面光学微腔是在垂直腔面的一维方向上尺寸为光波长大小的Fabry-Perot 谐振腔。根据Fermi's黄金定则可知，微腔效应是腔内光子态密度(模式密度) 重新分布的结果。近年来，由于光学微腔在量子电动力学基本物理的研究以及开 发新型光电子器件等方面的重要意义，各种发光材料包括无机半导体、有机染料、 聚合物等在微腔中的发射性质的研究一直受到人们的重视，特别是由有机材料制 成的平面微腔更引人注目。有机发光材料一般具有很宽的发光谱带，谱线的半高 宽约100nm。而采用微腔结构可以很好地控制其自发辐射性质，获得单色性很好 的发光。由于微腔效应，发光材料在谐振波长处的自发辗射得到埔强，非谐振波 长处的自发辐射受到抑制。在微腔中，发光材料的自发辐射速率和发射光谱都将 发生变化,在满足激光的阈值条件下就可能获得激光输出。
现有的有机傳臓垂直腔面发射激光器通常采用三明治式结构，即包括一个反射超过预定波长范围的光的底都电介质堆； 一个有机激活区； 一个与底部电介质 堆分隔开并能够反射超过预定波长范围的光的顶部电介质堆。有时顶部电介质堆 可用金属鹏代替，但由于金属薄膜作为一种吸收介质，其反射率难以提高,因此 由其所构造的光学微腔不易获得很离的品质因子(Q)。普通的三明治式结构虽然也能在垂直腔中形成激光振荡，但输入泵浦光与输 出光位于徵腔同側时，两者夹角很小，给输出光的探测和使用带来困难。输入泵 浦光与输出光位于微腔两侧时，垂直微腔的效率较低，反射层的制作比较复杂， 参数难以控制。发明内容技术歸鼉本实用新型的目的是提供一种梭镜式垂;te面发im光器，该激 光器结构糖单，制作方便，能有效地将入射泵浦光与输出光分开，且能获得高效 的垂直嫩腔。技术方案本实用新型的棱镜式垂直腔面发射撒光器该擻光^括高反射介质膜、有棍增益膜、第一带通介质膜、石英直角梭镜、第二带通介质膜，其中 石英直角梭镜的一个垂直面从表面至外依次设有对输入泵浦光波长^增透、对输出光波长、高反射的第一带通介质膜、对输出光波长X2有光放大效应的有机增益膜、对输出光波长^近似全反的高反射介质膜；石英直角棱镜的斜面上设有对输 出光波长X2增透、对输入光波长^离反射的第二带通介貭膜。所述的石英直角棱 镜为45°的直角棱镜。高反射介质膜为对输出光波长、反射率〉90%的介质膜。在 垂直结构微腔中引入棱镜将入射光和输出光有效地分开。工作原理及过程输入泵浦光从没有膜的一垂直面垂直入射，在斜面上反射 后、垂直入射到有膜的垂直面上，透过第一带通介质膜进入增益膜区，并在高反 射介质膜和第一带通介质膜形成的微腔内来回振荡，激励出输出光，部分输出光 可透过第一带通介质膜进入棱镜、入射到石英直角棱镜的斜面上，并透过第二带 通介质膜获得激光输出。有益效果1. 输入泵浦光窻接垂直入射进增益簾，可获得最大的增益长度。2. 输入泵浦光和输出光被有效地分开，没有互相干扰的现象。
3. 石英梭镜的热膨胀系数小，外界温湿度对器件的影响较小。4. 结构简单，加工方便，成本低。
图1是本实用新型的结构示意图，其中有高反射介质膜l，有机增益膜2， 第一带通介质膜3，石英直角梭镜4，第二带通介质膜5，输入泵浦激光束EM， 输出激光束E、。具体实旌方式本实用新型的梭镳式垂直腔面^#激光器包括一个45°的石英直角棱镜4,棱 镜的一个垂直面从表面至外依次是对输入泵浦光波长^埔透、对输出光波长、髙 反射的第一带通介质摸3，对输出光波长X2有光放大效应的有机增齄膜2，对输出 光波"ta2近似全反射的髙反射介质膜1;棱镜的斜面上是对输出光波长X2增透、 对输入光波"^1离反射的第二带通介质膜5。高反射介质膜1采用热蒸镀金属材料(如银)或电子溅射交替生成高、低折 射率的多展介质膜(如IK)2和Si02， 1102折射率为2.0, Si02折射率为1.46)制 得；有机塌益膜2采用^yi镀有机染料(如若丹明6G)制得； 第一带通介质膜3采用电子溅射T102和Si02制得，通过改变膜系的光学厚 度和层数可获得所潘的反lt特性； 石英直角棱镜4采用石英晶体，第二带通介质膜5采用电子溅射1102和Si02制得，通过改变膜系的光学厚 度和层数可获得所需的反射特性；其制造方法为在一 45°的直角棱镜的一直角面上先用电子束溅射的方法镀 上对输入泵浦光波长M增透、对输出光波长^髙反射的第一带通介貭膜3，再在 上面用真空热蒸发的方法沉积有机增益膜2，然后在有机增益膜2上用真空热蒸 发的方法沉积金属膜或用电子束溅射的方法镀上高反射介质膜1。在该石英直角 棱镜4的斜面上用电子東溅射法镀上对输出光波长X2增透、对输入光波长、高反 射的第二带通介质膝5。制成本发明。
权利要求1， 一种棱镜式垂直腔面发射撖光器，其特征在于该激光器包括离反射介质胰 (1)、有机增益膜(2)、第一带通介质膜(3)、石英直角棱镜(4)、第二带通介 质膜(5)，其中石英直角棱镜(4)的一个垂直面从表面至外依次设有对输入泵 浦光波长^增透、对输出光波长^髙反射的第一带通介质膜(3)、对输出光波长 Jl2有光放大效应的有机增益胰(2)、对输出光波长^近似全反的高反射介质膜(l); 石英直角梭镜(4)的斜面上设有对输出光波长^增透、对输入光波长、高反射的 第二带通介质膜(5)。
2. 根据权利要求1所述的梭镜式垂直腔面发射激光器，其特征在于所述的 石英直角棱镜(4)为45e的直角棱镜。
3. 根据权利要求1所述的梭镜式垂直腔面发射撖光器，其# 在于髙反射 介质膜(1)为对输出光波长^反射率》90%的介貭膜。
专利摘要棱镜式垂直腔面发射激光器是一种用棱镜和多层介质膜分离输出光束的垂直腔面发射激光器，该激光器包括高反射介质膜(1)、有机增益膜(2)、第一带通介质膜(3)、石英直角棱镜(4)、第二带通介质膜(5)，其中石英直角棱镜(4)的一个垂直面从表面至外依次设有对输入泵浦光波长λ<sub>1</sub>增透、对输出光波长λ<sub>2</sub>高反射的第一带通介质膜(3)、对输出光波长λ<sub>2</sub>有光放大效应的有机增益膜(2)、对输出光波长λ<sub>2</sub>近似全反的高反射介质膜(1)；石英直角棱镜(4)的斜面上设有对输出光波长λ<sub>2</sub>增透、对输入光波长λ<sub>1</sub>高反射的第二带通介质膜(5)。该激光器结构简单，制作方便，能有效地将入射泵浦光与输出光分开，且能获得高效的垂直微腔。
文档编号H01S5/183GK201038596SQ200720035530
公开日2008年3月19日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者叶莉华, 崔一平, 庞叔鸣, 丽 李, 嫄 钟 申请人:东南大学