本发明专利技术公开了一种平面波导型石墨烯被动锁模激光器，涉及光电技术领域，其中，所述缓冲层、下光包层、下势垒层、有源层、上势垒层、上光包层和欧姆接触层依次制作在[100]面偏向[110]方向4~9°的N型掺杂硅衬底层上构成半导体光放大器结构；第一光栅结构和第二光栅结构具有相同中心波长，分别制作在有源层的两侧，构成光栅谐振腔；石墨烯层贴附于第一光栅结构（6）的输入端面，作为饱和吸收体。本发明专利技术以硅基为作为衬底层的，解决了现有技术中半导体超短脉冲激光器主要是以GaAS或InP为衬底不与CMOS工艺兼容的技术问题，且便于和硅基集成；并利用石墨烯的饱和吸收特性，实现了超短脉冲激光。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电
，具体涉及一种平面波导型石墨烯被动锁模激光器。
技术介绍
随着激光技术的迅速发展及其应用要求的增加，可集成、性能稳定的器件上实现高功率、高效率、高稳定性、高光束质量和长寿命的激光器是激光领域发展的方向。超短脉冲激光器技术是近代科学最重要前沿之一，近几十年来，科学家对如何获得超短脉冲激光器已有了广泛和深入的研宄。目前比较常用的技术是利用饱和吸收体来实现的被动锁模技术。其中，饱和吸收体附着在腔内，当光脉冲通过饱和吸收体时，由于光脉冲边缘部分的损耗大于光脉冲中心波长部分的损耗，使得光脉冲在通过饱和吸收体的过程中被窄化。饱和吸收体被动锁模的主要优点就是重复频率比较稳定，锁模脉冲脉宽比较窄。目前常用的饱和吸收体是半导体可饱和吸收镜(SESAM)，然而SESAM具有制作工艺复杂，生产成本高，可饱和吸收光谱范围相对较窄的缺点，并且SESAM所使用的半导体化合物材料热导率一般都不高，长时间工作会积累大量的热量，导致SESAM性能退化等不足。石墨烯是一种蜂窝形的二维六方碳结构材料，自从2004被发现以来，由于其独特的光电特性，引起了科学界的广泛研宄。单层石墨烯对紫外到红外光的光谱都有相对较大的吸收，并且随着层数的增加，吸收也线性增长，单层石墨烯调制深度可达66.5% (见文献Qiaoliang Baoj Han Zhang, Zhenhua Ni， el at.Monolayer graphene as a saturableabsorber in a mode-locked laser, Nano Research, 20011，Vol.4)0 石墨稀材料是一个优良的饱和吸收体，这一特性已被实验证实(见文献Qiaoliang Bao, Han Zhang, YuWang, el at.Atomic-Layer graphene as a saturable absorber for ultrafast pulsedLasers.Adv.Funct.Mater.2009, Vol.19)。另外，石墨稀的高热导率有利于迅速扩散掉沉积的热量，这一特性使其具有较高的热损伤阈值，可以作为高功率激光器的饱和吸收体来实现锁模，并长时间内维持稳定的锁模运转。现有技术中半导体超短脉冲激光器主要是以GaAS或InP为衬底，由于材料特性的不一样，不与CMOS工艺兼容，应用受限。本领域技术人员亟需解决该技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能与CMOS工艺兼容的平面波导型石墨烯被动锁模激光器。为解决上述技术问题，本专利技术所提供的技术方案为: 平面波导型石墨烯被动锁模激光器，包括缓冲层2、下光包层3、下势皇层4、有源层5、上势皇层9、上光包层10和欧姆接触层11，其特征在于，还包括具有相同中心波长的第一光栅结构6、第二光栅结构7和石墨烯层8，所述衬底层I为面偏向方向4~9°的N型掺杂硅衬底；缓冲层2、下光包层3、下势皇层4、有源层5、上势皇层9、上光包层10和欧姆接触层11自下而上依次制作在衬底层I上构成半导体光放大器结构；所述第一光栅结构6和第二光栅结构7分别制作在有源层5的两侧构成光栅谐振腔，所述石墨烯层贴附于第一光栅结构6的输入端面，作为饱和吸收体。上述技术方案中，第一光栅结构6对中心波长光具有高反射性，第二光栅结构7对中心波长为部分反射，反射率根据需要选择。上述技术方案中，所述石墨烯层可采用单层石墨烯、多层石墨烯或经氧化还原的石墨烯聚合物。上述技术方案中，所述缓冲层2的材料为Ge/GaAs或GaAs，缓冲层的厚度视具体需求而定。上述技术方案中，所述有源层5为多周期结构，周期数为1~20，其材料为InGaAs量子讲、InGaAs量子点、InGaAsP量子讲或Ga AlAs量子讲。上述技术方案中，所述上势皇层9和下势皇层4的作用是限制载流子，满足下述至少一项: 所述上势皇层9和/或下势皇层4的材料为InGaAsP、InGaAs> AlGaAs或GaAs ； 所述上势皇层9和/或下势皇层4厚度为1~2 μπι。上述技术方案中，所述上光包层10和下光包层3的作用是限制光，满足下述至少一项: 所述上光包层10和/或下光包层3的材料为InGaAsP或AlGaAs ； 所述上光包层10和/或下光包层3厚度为1~3 μ mo上述技术方案中，所述欧姆接触层11的作用是作为电极使用，满足下述至少一项: 所述欧姆接触层11的材料为高掺杂的InGaP或GaAs ； 所述欧姆接触层11厚度为0.2-0.5 μπι。有益效果: 本专利技术技术方案以硅基为作为衬底层的，解决了现有技术中半导体超短脉冲激光器主要是以GaAS或InP为衬底，由于材料特性的不一样，不与CMOS工艺兼容的技术问题，便于和硅基集成；利用石墨烯的饱和吸收特性，实现超短脉冲激光。【附图说明】图1是本专利技术实施例的平面波导型的石墨烯被动锁模激光器结构示意图。图1中:1、娃衬底层，2、缓冲层，3、下光包层，4、下势皇层，5、有源层，6、第一光栅结构，7、第二光栅结构，8、石墨烯层，9、上势皇层，10、上光包层，11、欧姆接触层。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的平面波导型石墨烯被动锁模激光器，有源层5作为增益介质位于一对光栅结构中间，构成光栅谐振腔，石墨烯作为饱和吸收体贴附于第一光栅结构6的输入端面，第一光栅结构6和第二光栅结构7具有相同中心波长，第一光栅结构6对中心波长光具有高反射性，第二光栅结构7对波导光栅中心波长为部分反射，反射率根据需要选择。当欧姆接触层11接电极工作时，在有源层5中激发产生光波，只有与光栅中心波长一致的光波可在光栅谐振腔中形成谐振，并得到放大。当光脉冲经过饱和吸收体时，光栅中心波长处的光强使石墨烯饱和，而光栅中心波长的边翼部分的光波损耗大于中心波长的损耗，即可达到窄化光脉冲的目的，实现了稳定的超短脉冲。此外，石墨烯对当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
平面波导型石墨烯被动锁模激光器，包括缓冲层（2）、下光包层（3）、下势垒层（4）、有源层（5）、上势垒层（9）、上光包层（10）和欧姆接触层（11），其特征在于，还包括具有相同中心波长的第一光栅结构（6）、第二光栅结构（7）和石墨烯层（8），所述衬底层（1）为[100]面偏向[110]方向4~9°的N型掺杂硅衬底；缓冲层（2）、下光包层（3）、下势垒层（4）、有源层（5）、上势垒层（9）、上光包层（10）和欧姆接触层（11）自下而上依次制作在衬底层（1）上构成半导体光放大器结构；所述第一光栅结构（6）和第二光栅结构（7）分别制作在有源层（5）的两侧构成光栅谐振腔，所述石墨烯层贴附于第一光栅结构（6）的输入端面，作为饱和吸收体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆荣国，叶胜威，寿晓峰，田朝辉，张尚剑，刘爽，刘永，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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