一种可调谐激光器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可调谐激光器，所述可调谐激光器包括在衬底上依次生长的底部布拉格反射器、楔形有源区和顶部布拉格反射器，所述底部布拉格反射器、楔形有源区、顶部布拉格反射器构成谐振腔，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器和/或底部布拉格反射器相接触的侧面为倾斜面。本实用新型专利技术在常规的底部布拉格反射器和顶部布拉格反射器二层结构中引入楔形增益层结构，实现在同一激光器件中波长的精确连续可调谐的目的。续可调谐的目的。续可调谐的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐激光器


[0001]本技术涉及一种激光器件，具体涉及一种可调谐激光器。

技术介绍

[0002]可调谐激光器是一种十分重要的激光源，被广泛应用于光谱学、光化学、医学、生物学、集成光学、污染监测、半导体材料加工、信息处理和通信等领域。根据调谐方式的差异，常见的可调谐激光器包括分布式反馈(DFB)激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器、基于微机电系统(MEMS)的可调谐垂直腔面发射激光器(VCSEL)、可调谐光纤激光器等。
[0003]钙钛矿因具有独特的光学性质、可调谐光谱、高缺陷容限、低成本和易于加工等优点，近年来被认为是一种很有前途的激光材料，钙钛矿材料最凸出的优点是可以通过分子设计对发射波长进行调节，其波长调谐范围覆盖了紫外到红外光区，因此能够适用于可调谐激光器或宽带放大器。
[0004]钙钛矿激光器的谐振腔主要采用回音廊壁模式(WGM)、分布反馈(DFB)、或分布布拉格反射镜(DBR)实现。其中，具有DBR谐振器的垂直腔面发射激光器(VCSEL)以其具有单模输出和易于集成的特点而备受关注。
[0005]目前，采用铅基钙钛矿作为激光器的增益材料，结合具有光谱匹配的DBR谐振器来实现钙钛矿VCSEL(Pe
‑
VCSEL)，例如，使用10对交替的HfO2/SiO2层形成DBR谐振腔，并使用FAPbBr3作为增益材料，制备了具有低阈值(～18.3μJ/cm2)的552.4nm绿色激光器；另外，例如采用溶液法在DBR上制备了11层钙钛矿型纳米晶(CsPbX3，X＝Cl，Br，I)，然后将顶部的DBR粘合在一起，制备了红色、绿色和蓝色的Pe
‑
VCSEL。
[0006]然后现有的DBR结构钙钛矿激光器大多为固定波长输出模式，其输出波长主要由DBR结构的共振峰和谐振腔的FP峰决定，波长单一不可调谐。

技术实现思路

[0007]为改善现有技术的不足，本技术提供了一种波长可调谐激光器，其中，为了实现波长可调谐，在常规的底部布拉格反射器和顶部布拉格反射器二层结构中引入楔形增益层结构，实现在同一激光器件中波长的精确连续可调谐的目的。
[0008]本技术提供一种可调谐激光器，所述激光器包括在衬底上依次生长的底部布拉格反射器、楔形有源区和顶部布拉格反射器，所述底部布拉格反射器、楔形有源区、顶部布拉格反射器构成谐振腔，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器和/或底部布拉格反射器相接触的侧面为倾斜面。
[0009]需要说明的是，在本申请中，“有源区”和“增益区”表示相同的含义，可以任意替换使用。此外，“有源层”和“增益层”表示相同的含义，可以任意替换使用。
[0010]根据本技术的实施方案，“楔形”是指具有两个平行的第一端面和第二端面、以及连结所述第一端面和第二端面的四个侧面的结构，其中，所述四个侧面中，两个侧面与顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器相接触，且至少一个相接触的侧面为倾斜面。
[0011]根据本技术的实施方案，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器相接触的侧面为倾斜面。
[0012]根据本技术的实施方案，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器相接触的侧面之间的夹角(倾斜角)为4
×
10
‑6‑4×
10
‑5rad，优选所述楔形有源区与顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器相接触的侧面之间的夹角(倾斜角)为8
×
10
‑6‑
2.0
×
10
‑5rad。
[0013]根据本技术的实施方案，所述两个平行的第一端面和第二端面均为矩形，并且，第一端面的矩形面积小于第二端面的矩形面积。
[0014]根据本技术的实施方案，所述楔形有源区的第一端面和第二端面与顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器不相接触的边的长度h(即激光器的纵截面中楔形有源区的厚度，例如参见图2)为100nm
‑
1100nm，优选为200nm
‑
800nm，例如为130nm、150nm、380nm、230nm和430nm。
[0015]根据本技术的实施方案，所述可调谐激光器的发射波长在可见光波段，所述可见光波段是指波长为400
‑
760nm的波段，优选所述可见光波段的波长为450
‑
600nm；示例性地，在激发波长为288nm的入射光激发下，其发射波长为444
‑
471.8nm。
[0016]根据本技术的实施方案，所述衬底选用对发射波长及泵源低吸收的材料，例如为石英、硅或蓝宝石等。
[0017]根据本技术的实施方案，所述底部布拉格反射器的反射率大于99.9％；所述底部布拉格反射器的厚度为1500
‑
4000nm，例如为2025.7nm。
[0018]根据本技术的实施方案，所述顶部布拉格反射器的反射率大于99％；所述顶部布拉格反射器的厚度为600
‑
1500nm，例如为745.3nm。
[0019]根据本技术的实施方案，所述底部布拉格反射器、和顶部布拉格反射器包括交替设置的第一结构层、和第二结构层。
[0020]根据本技术的实施方案，所述第一结构层、和第二结构层选自对泵源和发射波长低吸收的材料。
[0021]根据本技术的实施方案，所述底部布拉格反射器中的第一结构层材料与顶部布拉格反射器中的第一结构层材料相同或不同。
[0022]根据本技术的实施方案，所述底部布拉格反射器中的第二结构层材料与顶部布拉格反射器中的第二结构层材料相同或不同。
[0023]根据本技术的实施方案，所述顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器中，所述第一结构层、和第二结构层的材料包括选自氧化物、卤化物和硫化物中的至少一种，所述氧化物包括TeO2、Ta2O5、SiOx(x＝1～2)、SiNx(x＝1～1.5)，所述卤化物包括LiF、MgF2，所述硫化物包括ZnS，例如所述第一结构层的材料为TeO2、Ta2O5，所述第二结构层的材料为LiF、SiO2。
[0024]根据本技术的实施方案，所述顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器中，第一结构层的折射率为n1、第二结构层的折射率为n2，所述n1为2.0
‑
3.0，所述n2为1.3
‑
1.7；所述n1与n2相同或不相同，例如不相同，优选所述n1大于n2。
[0025]根据本技术的实施方案，所述顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器中，所述第一结构层的厚度各自相同或不同，例如不同。
[0026]根据本技术的实施方案，所述顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器中，所述第二结构层的厚度各自相同或不同，例如不同。
[0027]根据本技术的实施方案，所述顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器中，第一结构层的光学厚度L1和第二结构层的光学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调谐激光器，其特征在于，所述激光器包括在衬底上依次生长的底部布拉格反射器、楔形有源区和顶部布拉格反射器，所述底部布拉格反射器、楔形有源区、顶部布拉格反射器构成谐振腔，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器和/或底部布拉格反射器相接触的侧面为倾斜面。2.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器相接触的侧面为倾斜面。3.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述楔形有源区与顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器相接触的侧面之间的夹角为4
×
10
‑6‑4×
10
‑5rad。4.根据权利要求1所述的可调谐激光器，其特征在于，所述楔形有源区的第一端面和第二端面与顶部布拉格反射器和底部布拉格反射器不相接触的边的长度h为100nm
‑
1100nm。5.根据权利要求1至4任一项所述的可调谐激光器，其特征在于，所述底部布拉格反射器的反射率大于99.9％；所述底部布拉格反射器的厚度为1500
‑
4000nm；所述顶部布拉格反射器的反射率大于99％；所述顶部布拉格反射器的厚度为600
‑
1500nm。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：林中晞，林琦，赵晓凡，钟杏丽，朱振国，苏辉，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：新型
国别省市：