一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构制造技术

本发明专利技术公开了一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构，本案可饱和吸收体采用8个量子阱结构，便于构成8个驻波周期，而每个量子阱采用AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、AlGaAsP应变补偿层的对称设置结构，其便于使每个量子阱位于驻波的峰值位置和便于进行应变补偿，降低累积应力造成的形变，有利于提高SESAM的使用寿命，从而提高激光器寿命，降低激光器维护成本。

A semiconductor saturable absorber mirror with strain compensation

The invention discloses a semiconductor saturable absorption mirror structure with strain compensation. In this case, the saturable absorber adopts eight quantum well structures to facilitate the formation of eight standing wave periods, and each quantum well adopts AlGaAsP strain compensation layer, GaAlAs transparent layer, InGaAs transparent layer, GaAlAs transparent layer, GaAlAs transparent layer, InGaAlAs transparent layer, GaAlGaAs transparent layer and AlGaAsP should be used. The symmetrical configuration of the variable compensation layer makes it easy to locate each quantum well at the peak position of standing wave, to compensate strain, to reduce the deformation caused by cumulative stress, to improve the service life of SESAM, to increase the laser life and to reduce the cost of laser maintenance.

【技术实现步骤摘要】
一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构
本专利技术涉及一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构。
技术介绍
目前，超快激光器以其高峰值功率，窄脉冲宽度，在材料精细微加工、LED划片、太阳能光伏、科学研究等领域得到了广泛的应用。相对于纳秒激光，采用超快激光加工的材料，具有精度高、热影响区域极小、加工边缘无毛刺等优点，目前工业市场上主流的超快激光器都是基于SESAM的被动锁模激光器，包括固体和光纤类皮秒激光器大部分均用SESAM进行锁模。在种子源的技术方案中，利用光纤技术取代固体的种子源技术本身就有诸多的优点，在光纤技术中利用全保偏光纤的激光器更是被认为是能够抵抗环境变换的有效方法。所以目前最先进的技术是利用可饱和吸收体锁模技术来制作全保偏光纤激光器。然而诸如半导体可饱和吸收体、碳纳米管可饱和吸收体、石墨烯可饱和吸收体等可饱和吸收元件都存在低损伤阈值且随着时间衰减的缺点。如何提高SESAM锁模激光器的寿命就是工业激光界一个现实的难题。自1992年以来，基于半导体可饱和吸收镜的被动锁模激光器有了更广泛的理论和实验研究，可饱和吸收镜作为锁模激光器的关键器件，由于其腔内非常小的光斑区域需承受非常高的峰值功率密度，导致镜片表面镀膜和吸收层很容易被打坏，因此可饱和吸收镜的性能和使用寿命也直接决定激光器的性能和使用寿命，如何延长可饱和吸收镜寿命，提升其损伤阈值，成为很多激光器制造厂商解决的难题。引起SESAM损伤的原因有多种多样，比如半导体生长过程中的缺陷导致工作过程中的“吸热点”引起光损伤，这种光损伤无论是在低功率还是高功率始终存在。第二种损伤主要产生在饱和吸收体透明层的双光子吸收，而不是吸收体生长过程的紊乱导致；解决损伤的关键技术首先是用较低的非线性空间层替换，其次是引入应变补偿层。相对于固体激光器，应用于光纤激光器的可饱和吸收镜生产难度更大，因为其需求的调制深度更高，这就意味着可饱和吸收体生长更多的吸收层结构。一般情况下，非共振的SESAM具有较高的饱和通量和损伤阈值，以及在相近吸收和反射系数下具有更宽的波长范围。带有多个量子阱饱和吸收层的非共振结构设计，可用于增加调制深度，然而，到目前为止，在不影响晶体质量的情况下，由于量子阱和周围材料的晶格不匹配造成的应变，很难在不影响晶体质量的前提下增加量子阱的数量，这也是高损伤阈值难以实现的最主要限制因素之一。因此，如何克服上述存在的缺陷，已成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。
技术实现思路
本专利技术克服了上述技术的不足，提供了一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构。为实现上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构，包括有n-GaAs衬底，在所述n-GaAs衬底上依次生长有24对布拉格反射镜、8个量子阱的可饱和吸收体，其中，每对布拉格反射镜的厚度为0.25λ，λ是设计波长，每个量子阱的厚度为0.5λ，每对布拉格反射镜包括有依次的GaAs子层和AlGaAs子层，GaAs子层的厚度≤AlGaAs子层的厚度，每个量子阱包括依次的AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、AlGaAsP应变补偿层，其中，两个AlGaAsP应变补偿层的厚度相等，3个GaAlAs透明层的厚度相等，两个InGaAs层的厚度相等，并且，InGaAs层的厚度≤GaAlAs透明层的厚度≤AlGaAsP应变补偿层的厚度。如上所述的一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构，上述结构采用金属有机化学气相沉积技术生长而成，其中，布拉格反射镜的生长温度为600～750摄氏度，可饱和吸收体的生长温度为500～650摄氏度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本案可饱和吸收体采用8个量子阱结构，便于构成8个驻波周期，而每个量子阱采用AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、AlGaAsP应变补偿层的对称设置结构，其便于使每个量子阱位于驻波的峰值位置和便于进行应变补偿，降低累积应力造成的形变，有利于提高SESAM的使用寿命，从而提高激光器寿命，降低激光器维护成本。附图说明图1是本案的结构示意图。图2是一种锁模光纤激光器结构图。图3是本案可饱和吸收镜运用在图2激光器中时得到的锁模脉冲序列示图。图4是本案可饱和吸收镜运用在图2激光器中时得到的锁模后的光谱示图。图5是本案可饱和吸收镜运用在图2激光器中时得到的锁模脉冲自相关测试值示图。图6是本案可饱和吸收镜运用在图2激光器中时得到的锁模输出功率随泵浦功率的变化示图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1所示，一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构，其特征在于包括有n-GaAs衬底，在所述n-GaAs衬底上依次生长有24对布拉格反射镜、8个量子阱的可饱和吸收体，其中，每对布拉格反射镜的厚度为0.25λ，λ是设计波长，每个量子阱的厚度为0.5λ，每对布拉格反射镜包括有依次的GaAs子层和AlGaAs子层，GaAs子层的厚度≤AlGaAs子层的厚度，每个量子阱包括依次的AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、AlGaAsP应变补偿层，其中，两个AlGaAsP应变补偿层的厚度相等，3个GaAlAs透明层的厚度相等，两个InGaAs层的厚度相等，并且，InGaAs层的厚度≤GaAlAs透明层的厚度≤AlGaAsP应变补偿层的厚度。如上所述，半导体可饱和吸收镜的基本结构就是把反射镜与半导体可饱和吸收体结合在一起，衬底上长布拉格反射镜，其上生长一层半导体可饱和吸收体薄膜，最上层直接利用半导体与空气的界面作为反射镜，这样上下两个反射镜就形成了一个法布里-珀罗腔，通过改变吸收体的厚度以及布拉格反射镜的周期，可以调节吸收体的调制深度和反射镜的带宽。可饱和吸收体中的量子阱在强光下被漂白，可以使大部分腔内能量通过可饱和吸收体到达反射镜，并再次反射回激光腔中；在弱光下，表现为吸收未饱和的特性，吸收掉所有入射光，有效的把这部分弱光从激光腔中去除掉，表现了调Q锁模的抑制作用，而且由于吸收掉了脉冲前沿部分，脉冲宽度在反射过程中会逐渐变窄。如上所述，本案可饱和吸收体采用8个量子阱结构，便于构成8个驻波周期，而每个量子阱采用AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、AlGaAsP应变补偿层的对称设置结构，其便于使每个量子阱位于驻波的峰值位置和便于进行应变补偿，降低累积应力造成的形变，有利于提高SESAM的使用寿命，从而提高激光器寿命，降低激光器维护成本。如上所述，具体实施时，上述结构采用金属有机化学气相沉积技术生长而成，其中，布拉格反射镜的生长温度为600～750摄氏度，可饱和吸收体的生长温度为500～650摄氏度。如上所述，可饱和吸收镜的关键参数有调制深度α，吸收率1-Rns，饱和反射率Rlin，损伤阈值Fd和非饱和吸收系数F2。通过对本案得到的可饱和吸收镜进行综合测量，得到结果有调制深度α为11.5％，吸收率1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构，其特征在于包括有n‑GaAs衬底，在所述n‑GaAs衬底上依次生长有24对布拉格反射镜、8个量子阱的可饱和吸收体，其中，每对布拉格反射镜的厚度为0.25λ，λ是设计波长，每个量子阱的厚度为0.5λ，每对布拉格反射镜包括有依次的GaAs子层和AlGaAs子层，GaAs子层的厚度≤AlGaAs子层的厚度，每个量子阱包括依次的AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、AlGaAsP应变补偿层，其中，两个AlGaAsP应变补偿层的厚度相等，3个GaAlAs透明层的厚度相等，两个InGaAs层的厚度相等，并且，InGaAs层的厚度≤GaAlAs透明层的厚度≤AlGaAsP应变补偿层的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种带应变补偿的半导体可饱和吸收镜结构，其特征在于包括有n-GaAs衬底，在所述n-GaAs衬底上依次生长有24对布拉格反射镜、8个量子阱的可饱和吸收体，其中，每对布拉格反射镜的厚度为0.25λ，λ是设计波长，每个量子阱的厚度为0.5λ，每对布拉格反射镜包括有依次的GaAs子层和AlGaAs子层，GaAs子层的厚度≤AlGaAs子层的厚度，每个量子阱包括依次的AlGaAsP应变补偿层、GaAlAs透明层、InGaAs层、GaAlAs透明层、InGaAs层...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁崇智，黎海明，朱海波，
申请(专利权)人：广东华快光子科技有限公司，广东华奕激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44