一种短腔高重频激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光器装置技术领域，尤其涉及一种短腔高重频激光器。


背景技术：

2.高重频激光器是指其输出脉冲的重复频率大于1khz，其在光电对抗系统、激光雷达、激光测距、大气污染测量、光子计数激光测距等应用领域中起到了决定性的作用。为了实现高重频激光器通常采用直接抽运式、光纤方式、光参量振荡器的形式来实现，不管采用哪种方式来实现高重频，主要改变激光器中的增益介质以及谐振腔，以此来达到高重频的性能。激光器的脉冲重频与谐振腔长度成反比，要提高激光器的重频，通过缩短谐振腔的长度可以达到。现有的直线腔激光器其增益介质一般采用掺杂稀土元素离子的玻璃光纤，当采用稀土掺杂光纤作为增益介质使用时，稀土离子的种类限制了增益光纤的工作波长范围，比如掺杂yb
3
工作波长为1微米到1.1微米，掺杂er
3
工作波长是1.5微米到1.6微米。由于受到掺杂稀土光纤的增益效率的影响使得光纤激光器使用较长长度的玻璃光纤，通常稀土掺杂光纤长度需要达到厘米级别，进而导致直线型激光器的谐振腔具有较长的腔长。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种短腔高重频激光器，在满足激光器斜率效率要求的同时，具有更短的谐振腔腔长，从而可以达到高重频性能，进而能够满足更多工况的使用需求。
4.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种短腔高重频激光器，包括泵浦源以及谐振腔，所述谐振腔包括波分复用器、半导体可饱和吸收镜以及增益介质，所述波分复用器与泵浦源相连，所述波分复用器分别与半导体可饱和吸收镜以及增益介质相连，所述增益介质包括介质衬底以及若干层设置在介质衬底上的增益层；所述增益层包括由介质衬底一侧向远离介质衬底一侧依次排布的下限制层、增益量子层以及上限制层；所述增益量子层为量子点或量子阱构造。
5.通过上述技术方案，泵浦源发射的光源经过波分复用器照射到增益介质上，增益介质包括介质衬底以及若干层设置在介质衬底上的增益层，其中增益层设置有由量子点或量子阱构造构的量子层，下限制层的设置是为了减小与量子层的应力以及增加成核中心，量子层是吸收光子，上限制层的设置是为了限制量子层的载流子逃逸；由于半导体材质形成的量子点和量子阱构造可以微米量级的长度就具有高的增益效率，进而达到降低谐振腔腔长的目的。
6.较佳的，相邻的增益层之间设置有间隔层。
7.通过上述技术方案，增益层的成型厚度较薄，通过设置间隔层，间隔层可有效的阻挡增益介质中因衬底与增益层有大的晶格失配而产生的失配应力的传播，进而降低了增益介质中的缺陷密度。
8.较佳的，所述增益介质的腔面上设置有腔面膜。
9.通过上述技术方案，通过在增益介质的腔面上设置腔面膜，进而根据激光器的使用需求，选择对应的增透膜或增反膜，进而达到增强增益介质位置处输出光的透射率或者反射率的目的。
10.较佳的，所述腔面膜的厚度为设置输出激光波长的1/4的整数倍。
11.较佳的，所述半导体可饱和吸收镜包括吸收镜衬底、设置在吸收镜衬底上的布拉格反射镜以及若干层设置在布拉格反射镜上的吸收层；所述吸收层包括缓冲层、吸收量子层以及盖层，所述吸收量子层为量子点或量子阱构造。
12.通过上述技术方案，半导体可饱和吸收镜也设置与增益介质相似的
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量子点或量子阱构造，增益介质的激射波长与半导体可饱和吸收镜的调制波长一致，从而使激光器具有更佳的斜率效率。
附图说明
13.构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
14.图1是短腔高重频激光器的结构示意图。
15.其中，1、泵浦源；2、波分复用器；3、半导体可饱和吸收镜；31、吸收镜衬底；32、布拉格反射镜；33、吸收层；331、缓冲层；332、吸收量子层；333、盖层；34、隔断层；4、增益介质；41、介质衬底；42、增益层；421、下限制层；422、增益量子层；423、上限制层；43、间隔层；5、腔面膜。
具体实施方式
16.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
17.实施例：
18.一种短腔高重频激光器，参照图1，包括泵浦源1以及谐振腔，谐振腔包括波分复用器2、半导体可饱和吸收镜3以及增益介质4。波分复用器 2与泵浦源1相连，波分复用器2分别与半导体可饱和吸收镜3以及增益介质4相连。
19.增益介质4包括介质衬底41以及若干层设置在介质衬底41上的增益层42，相邻的增益层42之间设置有间隔层43。增益层42包括由介质衬底 41一侧向远离介质衬底41一侧依次排布的下限制层421、增益量子层422 以及上限制层423。增益量子层422为量子点或量子阱构造。下限制层421 以及上限制层423均采用-铟镓砷化合物(in
x
ga
1-x
as)或砷化镓(gaas)。增益量子层422采用量子点或量子阱构造,其中量子点可采用砷化铟量子点；量子阱可采用砷化铟量子阱。增益层42也采用砷化铟或砷化镓或铟镓砷化合物材质，增益层42的成型厚度较薄，通过设置间隔层43，进而使各层增益层42在生长成型时，阻挡下层的应力缺陷影响到上层，进而使增益介质4整体具有更加良好的光学性能。
20.增益介质4的腔面上设置有腔面膜5，腔面膜5的厚度为设置输出激光波长的1/4的整数倍。腔面膜5根据使用需要，可以设置为增透膜或增反膜。增透膜材料有tio2、al2o3、
zro2、zns、sio2、mgf2、si。增透膜的厚度是输出波长的四分之一的奇数倍。增反膜材料常见的有tio2、ta2o5、zro2、 si、sio2。增反膜的厚度为输出波长的四分之一的偶数倍。
21.半导体可饱和吸收镜3包括吸收镜衬底31、设置在吸收镜衬底31上的布拉格反射镜32以及若干层设置在布拉格反射镜上的吸收层33。相邻吸收层33之间设置有隔断层34。隔断层34是为了使各层吸收层33在生长成型时，阻挡下层的应力缺陷影响到上层。吸收层33包括缓冲层331、吸收量子层332以及盖层333。其中，缓冲层331以及盖层333均可采用砷化铟或砷化镓材质或铟镓砷化合物；在吸收量子层332中，量子点可采用砷化铟量子点；量子阱可采用砷化铟量子阱。
22.虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。


技术特征：
1.一种短腔高重频激光器，包括泵浦源(1)以及谐振腔，所述谐振腔包括波分复用器(2)、半导体可饱和吸收镜(3)以及增益介质(4)，所述波分复用器(2)与泵浦源(1)相连，所述波分复用器(2)分别与半导体可饱和吸收镜(3)以及增益介质(4)相连，其特征在于：所述增益介质(4)包括介质衬底(41)以及若干层设置在介质衬底(41)上的增益层(42)；所述增益层(42)包括由介质衬底(41)一侧向远离介质衬底(41)一侧依次排布的下限制层(421)、增益量子层(422)以及上限制层(423)；所述增益量子层(422)为量子点或量子阱构造。2.根据权利要求1所述的一种短腔高重频激光器，其特征在于：相邻的增益层(42)之间设置有间隔层(43)。3.根据权利要求1所述的一种短腔高重频激光器，其特征在于：所述增益介质(4)的腔面上设置有腔面膜(5)。4.根据权利要求3所述的一种短腔高重频激光器，其特征在于：所述腔面膜(5)的厚度为设置输出激光波长的1/4的整数倍。5.根据权利要求1所述的一种短腔高重频激光器，其特征在于：所述半导体可饱和吸收镜(3)包括吸收镜衬底(31)、设置在吸收镜衬底(31)上的布拉格反射镜(32)以及若干层设置在布拉格反射镜(32)上的吸收层(33)；所述吸收层(33)包括缓冲层(331)、吸收量子层(332)以及盖层(333)，所述吸收量子层(332)为量子点或量子阱构造。

技术总结
本实用新型涉及一种短腔高重频激光器，其技术方案的要点是包括泵浦源以及谐振腔，所述谐振腔包括波分复用器、半导体可饱和吸收镜以及增益介质，所述波分复用器与泵浦源相连，所述波分复用器分别与半导体可饱和吸收镜以及增益介质相连，所述增益介质包括介质衬底以及若干层设置在介质衬底上的增益层；所述增益层包括由介质衬底一侧向远离介质衬底一侧依次排布的下限制层、量子层以及上限制层；所述量子层为量子点或量子阱构造；本实用新型在满足直线腔激光器-斜率效率要求的同时，具有更短的谐振腔腔长，从而能够达到高重频的性能，进而满足更多工况的使用需求。而满足更多工况的使用需求。而满足更多工况的使用需求。


技术研发人员：张子旸 蒋成 王洪培 姚中辉 陈红梅
受保护的技术使用者：青岛翼晨镭硕科技有限公司
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2022/2/22