一种DFB激光器镀膜膜系结构及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种DFB激光器镀膜膜系结构及其制备工艺，所述镀膜膜系结构包括：激光器谐振腔以及分别镀在其谐振腔前腔面的ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜。其中：所述增透膜是由ZnSe膜层、Al2O3膜层和Ta2O5膜层，该ZnSe膜层镀在谐振腔的前腔面上，所述Al2O3膜层镀在ZnSe膜层上，所述Ta2O5膜层镀在Al2O3膜层上。所述高反膜包括ZnSe膜层、SiO2膜层和Ta2O5膜层，该ZnSe膜层镀在谐振腔的后腔面上，所述SiO2膜层镀在ZnSe膜层上，所述Ta2O5膜层镀在SiO2膜层上。本发明专利技术的膜系结构具有在不同波长下的反射率带宽范围大，薄膜无吸收，环境适应能力强的特点。环境适应能力强的特点。环境适应能力强的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种DFB激光器镀膜膜系结构及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及DFB激光器领域，具体涉及一种DFB激光器镀膜膜系结构及其制备工艺。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]半导体激光器具有体积小、重量轻、成本低、高效率等诸多优点，广泛应用于军事和民用众多领域。随着原子钟及激光雷达技术的发展，迫切需求一种低功耗、稳定单模的半导体激光器，分布反馈式（DFB）激光器由于光栅的引入，可以在较宽的温度或电流下工作，具有稳定的实现单纵模输出，因而在飞速发展的光电子领域中受到极大的重视。
[0004]众所周知，DFB激光器存在模式简并现象，容易出现多模，其不仅受光栅耦合强度影响，还受腔面反射率、腔面膜层对波长的吸收影响。为减少腔面给激光器性能带来的影响，需在激光器可调谐的光谱范围内，降低增透膜反射率，提高高反膜反射率。如何选择薄膜材料，设计出比较合理的增透/高反膜系结构，一直是业内从业人员需要解决的问题。
[0005]公开号CN 113555770 A的专利文献公开了一种780nm分布反馈布拉格半导体激光器腔面膜结构，其前腔面使用Si/Al2O3/TiO2/ Al2O3材料，后腔面使用Al2O3/Si膜系，该结构的前腔面增透膜的光谱范围在765 nm到795nm内，对应的剩余反射率低于0.5％，后腔面增透膜的光谱范围在760 nm到800nm内，对应的剩余反射率高于99％。然而，本专利技术人发现，前腔面材料中的TiO2无论使用何种原料蒸镀，膜层中都会存在不同含量的低价氧化物，其在1000nm以下波段消光系数大；而Si材料在800nm以下吸收系数大，腔面损伤阈值较高，故Si及TiO2作为腔面材料时，能量集中，薄膜会出现较高吸收，导致膜层损伤甚至失效的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种DFB激光器镀膜膜系结构及其制备工艺，该膜系结构具有在不同波长下的反射率带宽范围大，薄膜无吸收，环境适应能力强的特点。为实现上述目的，本专利技术公开如下所示的技术方案。
[0007]首先，本专利技术公开一种DFB激光器镀膜膜系结构，包括：激光器谐振腔以及分别镀在其谐振腔前腔面的ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜。其中：所述增透膜是由ZnSe膜层、Al2O3膜层和Ta2O5膜层，该ZnSe膜层镀在谐振腔的前腔面上，所述Al2O3膜层镀在ZnSe膜层上，所述Ta2O5膜层镀在Al2O3膜层上。
[0008]进一步地，所述谐振腔后腔面上镀有ZnSe/(SiO2/Ta2O5)
n
高反膜膜系结构，其包括ZnSe膜层、SiO2膜层和Ta2O5膜层，该ZnSe膜层镀在谐振腔的后腔面上，所述SiO2膜层镀在ZnSe膜层上，所述Ta2O5膜层镀在SiO2膜层上，且该ZnSe膜层上具有n层所述SiO2膜层和Ta2O5膜层交错分布形成的膜层(SiO2/Ta2O5)。
[0009]进一步地，所述ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜膜系结构中，ZnSe厚度为5~30nm，Al2O3厚度为20~30nm，Ta2O5厚度为60~80nm。
[0010]进一步地，所述ZnSe/(SiO2/Ta2O5)
n
高反膜膜系结构中，ZnSe厚度为5~30nm，Si O2厚度为120~150nm，Ta2O5厚度为90~110nm。
[0011]进一步地，所述n的范围为6~8。
[0012]其次，本专利技术公开所述DFB激光器镀膜膜系结构的制备工艺，包括如下步骤：（1）将激光器巴条置于真空镀膜装置中，然后进行烘烤处理。完成后对所述激光器巴条的谐振腔腔面进行自然氧化层的去除以及活化表面处理。
[0013]（2）向所述激光器巴条的前腔面依次镀覆所述ZnSe膜层、Al2O3膜层和Ta2O5膜层形成ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜。
[0014]（3）向所述激光器巴条的后腔面依次镀覆所述ZnSe膜层和n层(SiO2/Ta2O5) 膜层，即得。
[0015]进一步地，步骤（1）中，所述镀膜装置的真空度范围为1~10
×
10
‑
7 Torr。
[0016]进一步地，步骤（1）中，所述烘烤温度为120~260℃，时间为5~30min。
[0017]进一步地，步骤（1）中，采用霍尔离子源对所述激光器巴条的谐振腔腔面进行自然氧化层的去除以及活化表面处理。可选地，所述自然氧化层的去除以及活化表面处理步骤包括：打开霍尔离子源的阳极和阴极电源开关，通入等离子气体，阳极电压可为100~200V、阳极电流为2~5A；中和电流为100~600mA。所述处理时间为2~10min。
[0018]进一步地，步骤（2）和（3）中，采用霍尔离子源进行辅助镀膜：打开霍尔离子源的阳极和阴极电源开关，通入等离子气体，阳极电压为100~200V、阳极电流为2~5A。
[0019]可选地，所述离子气体包括Ar气、H2、N2、NH3、甲烷等非含氧气体中的任意一种。所述等离子气体的流量为10~20 sccm。采用霍尔离子源对所述激光器巴条的谐振腔腔面，不仅有利于去除腔面氧化物，减少腔面损伤，也增加了镀膜腔面活性，为增透膜附着提供优良附体。
[0020]进一步地，步骤（2）和（3）中，所述ZnSe膜层的沉积速率为2~9
ꢀÅ
/s；所述Al2O3膜层的沉积速率为2~8
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/s；所述Ta2O5膜层的沉积速率为2~9
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/s；所述SiO2膜层的沉积速率为2~8
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/s。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下方面的有益效果：本专利技术提出了ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜系结构，实现增透膜材料在400~1000nm的范围内无吸收，膜层无损伤的技术优势。同时，实施例测试数据显示，ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜系结构使激光器在765~865nm波段对应的剩余反射率低于0.5%，即0.5%以下反射率的波长范围高达100nm。本专利技术的增透膜系结构使激光器在不同波长下的反射率带宽范围得到了显著增强，环境适应能力更强。这是由于TiO2在镀膜时不可避免的存在低价氧化物，而钛的低价氧化性质不稳定，作为前腔面薄膜易吸收激光能量，损伤腔面。而本专利技术的ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜系结构的膜层间的晶格散射及失配小，膜层的热传导性高，腔面缺陷少，同时低反射率波长范围宽，受设备状态波动影响小。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1为下列实施例中DFB激光器镀膜膜系结构的结构示意图。
[0024]图2为下列实施例1制备的ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种DFB激光器镀膜膜系结构，其特征在于，包括：激光器谐振腔以及分别镀在其谐振腔前腔面的ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜。其中：所述增透膜是由ZnSe膜层、Al2O3膜层和Ta2O5膜层，该ZnSe膜层镀在谐振腔的前腔面上，所述Al2O3膜层镀在ZnSe膜层上，所述Ta2O5膜层镀在Al2O3膜层上。2.根据权利要求1所述的DFB激光器镀膜膜系结构，其特征在于，所述谐振腔后腔面上镀有ZnSe/(SiO2/Ta2O5)
n
高反膜，其包括ZnSe膜层、SiO2膜层和Ta2O5膜层，该ZnSe膜层镀在谐振腔的后腔面上，所述SiO2膜层镀在ZnSe膜层上，所述Ta2O5膜层镀在SiO2膜层上，且该ZnSe膜层上具有n层所述SiO2膜层和Ta2O5膜层交错分布形成的膜层，即(SiO2/Ta2O5)
n
膜层。3.根据权利要求1或2所述的DFB激光器镀膜膜系结构，其特征在于，所述ZnSe/Al2O3/Ta2O5增透膜膜系结构中，ZnSe厚度为5~30nm，Al2O3厚度为20~30nm，Ta2O5厚度为60~80nm。4.根据权利要求2所述的DFB激光器镀膜膜系结构，其特征在于，所述ZnSe/(SiO2/Ta2O5)
n
高反膜膜系结构中，ZnSe厚度为5~30nm，SiO2厚度为120~150nm，Ta2O5厚度为90~110nm；可选地，所述n的范围为6~8。5.权利要求2
‑
4任一项所述的DFB激光器镀膜膜系结构的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）将激光器巴条置于真空镀膜装置中，然后进行烘烤处理；完成后对所述激光器巴条的谐振腔腔面进行自然氧化层的去除以及活化表面处理；（2）向所述激光器巴条的前腔面依次镀覆所述ZnSe膜层、Al2O3膜层和Ta2O5膜层形成ZnSe/Al2O3/Ta2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佩佩，晏骁哲，秦鹏，
申请(专利权)人：山东芯光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：