半导体可饱和吸收体镜(semiconductor saturable absorber mirror, SESAM)

2022-09-23 10:34:28 浏览:564

引言

超短脉冲激光器的发展紧密依赖于锁模技术的进步,被动锁模的出现更是显著简化了激光器的结构。在被动锁模技术中,可饱和吸收体凭借其简单的结构、稳定的性能,广泛应用于各类超快激光

定义

半导体可饱和吸收体镜(semiconductor saturable absorber mirror, SESAM):将特殊的半导体材料直接生长在半导体布拉格反射镜上,得到的具有可饱和吸收性能的反射镜,叫半导体可饱和吸收体镜。

应用

半导体对光的吸收系数一般在104cm-1左右,吸收波长与能带间隙有关,而能带间隙又与半导体中原子配比以及衬底和吸收体的晶格失配有关,因此可以调整材料以满足不同波段的锁模需求。为了实现低饱和通量吸收体,就有了量子点SESAM。量子点材料是由于两种材料晶格不匹配,生长时在膜层所在平面内形成一个个孤立的缺陷点,就是所谓的量子点。量子点的大小和密度决定了其吸收性能。

半导体可饱和吸收体镜(semiconductor saturable absorber mirror, SESAM)量子点SESAM

结构

SESAM按结构可分为反谐振法布里-珀罗型反射镜、无谐振型可饱和吸收镜、可饱和布拉格反射镜和宽带可饱和吸收镜。其中,可饱和布拉格反射镜是指包含半导体的膜层厚度为四分之一波长,这个膜层可以放在任何位置以调节调制深度等参数。由于半导体材料的折射率差较小,半导体布拉格反射镜的反射带宽也比较窄,严重限制了输出脉冲的宽度。为了实现宽带反射,可以用金属反射镜代替半导体反射镜,但金属反射镜同样有不足,即金属反射镜的反射率较低,尤其是对于低增益介质是一个致命缺陷。为了同时实现低损耗宽带反射,可采用镀层结构。

另一种实现低损耗宽带反射镜的方法是利用氟化物和半导体混合,由于氟化物与半导体折射率差较大,因此能够支持较宽的带宽。

前景

随着锁模激光器的不断发展,对可饱和吸收体的要求不断提升,人们在不断尝试如何突破已有技术的限制,实现更宽的带宽、更高的反射率、更高的损伤阈值,从而获得能够稳定运行的高功率高能量飞秒激光。

参考文献

[1] 张志刚,飞秒激光技术第四章

参阅:半导体可饱和吸收镜

光学器件

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