專利名稱：激光鎖模器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于激光技術(shù)領域，涉及一種激光鎖模器。
背景技術(shù)：
激光鎖模器能夠使激光器輸出的不同模式之間保持固定的相位關系，這時的輸出強度不再是隨機性的變化或者近似為常數(shù)，而是由于不同模式的激光周期性的建立起干涉，導致產(chǎn)生脈沖激光。這樣的激光器被稱為鎖模激光器或者鎖相激光器，是產(chǎn)生超短脈沖激光如飛秒激光和皮秒激光最有效的方式。目前常用的鎖模方式有主動鎖模和被動鎖模，由于被動鎖模技術(shù)難度小，性能穩(wěn)定，目前大部分商業(yè)化超快激光器都采用被動鎖模的方式。 被動鎖模不需要向激光器引入外部信號(如調(diào)制器的驅(qū)動信號等等)來產(chǎn)生脈沖，它們通常是使用激光腔中的光波來引起激光腔內(nèi)某個元件的變化，而這個元件的變化又會引起腔內(nèi)光的變化。通常使用的器件是一個飽和吸收體。這個器件會在是一種透射率與光強相關的器件。這意味著這個器件會在光線通過時依據(jù)光線的不同強度而有不同的表現(xiàn)。對于無源鎖模來說，理想的飽和吸收體會將低強度的光吸收，而在光強足夠高時讓其穿過。當將飽和吸收體放置在激光腔中的時候，低強度的激光會被衰減，然而由于未鎖模的激光的強度具有隨機變化，隨機產(chǎn)生的光強會足夠大從而能夠透射出飽和吸收體。由于光在激光腔中振蕩，這個過程不停地重復，使得高強度的激光被放大，而低強度的光被吸收。振蕩很多次以后，就會產(chǎn)生一系列的光脈沖，而激光也被鎖模。通常飽和吸收體是液態(tài)的有機染料，如若丹名6G，也有一些是使用摻雜晶體，如Cr: YAG和半導體飽和吸收體。最近，人們發(fā)現(xiàn)石墨烯可以在從可見光到近紅外光的范圍內(nèi)產(chǎn)生飽和吸收，而與單壁碳納米管相比，它的不飽和損失更小、損壞閾值也更高。因此提出一種新型的鎖模器件，利用波導陣列的消逝波耦合和波導陣列基地材料的非線性效應，實現(xiàn)類似于傳統(tǒng)飽和吸收體的波導鎖模器件。其優(yōu)點在于適應波長范圍非常寬；鎖模器的輸出透過率可以根據(jù)設計需要任意改變；損傷閾值非常高，僅受波導基質(zhì)材料的激光損傷閾值限制。
實用新型內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種可直接集成到波導芯片激光器內(nèi)部、適應波長范圍寬、損傷閾值高以及制作工藝簡單的激光鎖模器。本實用新型的技術(shù)解決方案是本實用新型提供了一種激光鎖模器，其特殊之處在于所述激光鎖模器是波導陣列。上述波導陣列包括兩根或兩根以上的波導。上述波導陣列包括兩根波導時，所述波導陣列是由兩根波導并行設置而成。上述波導陣列包括兩根以上的波導時，所述波導陣列以其中任一根波導為中心形成中心波導，其它波導環(huán)繞設置在中心波導周圍。 上述波導陣列中波導的波導參數(shù)是相同的。上述波導陣列中的波導是直線的或彎曲的。上述波導陣列中波導的波導參數(shù)是不同的。上述波導陣列中的波導是直線的或彎曲的。本實用新型的優(yōu)點是與目前廣泛采用的半導體飽和吸收體相比，本實用新型的激光鎖模器是波導結(jié)構(gòu)，可直接與現(xiàn)有的光線激光器連接或者集成到波導芯片激光器內(nèi)部；另外與半導體飽和吸收體鎖模器相比，波導結(jié)構(gòu)對激光運行波長不敏感，能夠?qū)崿F(xiàn)各種波段的激光鎖模；與現(xiàn)有的鎖模器相比，波導激光鎖模器恢復時間更快，可以實現(xiàn)更短的鎖模脈沖輸出；由于該鎖 模器在光學玻璃甚至是石英玻璃內(nèi)部制作，損失閾值與基質(zhì)材料有關，可以實現(xiàn)極高損傷閾值的器件；該波導鎖模器可以用飛秒激光光刻波導技術(shù)直接刻寫，制作工藝簡單，生產(chǎn)效率高。
圖I是本實用新型所提供的激光鎖模器的原理示意圖；圖2是本實用新型所提供的激光鎖模器的第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型所提供的激光鎖模器的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型所提供的不同激光鎖模器的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型提供了一種激光鎖模器，該激光鎖模器是波導陣列，其包括兩根或兩根以上的波導。如果包括兩根波導時，波導陣列是由兩根波導并行設置而成；如果包括兩根以上的波導時，波導陣列以其中任一根波導為中心形成中心波導，其它波導環(huán)繞設置在中心波導周圍。波導陣列中波導的波導參數(shù)是相同的或不同的；波導陣列中的波導是直線的或彎曲的。其本實用新型的工作原理是一排波導參數(shù)相同的或者不同的波導組成，波導可以是直線的，也可以是彎曲的(參見圖2所示)。當波導陣列插入激光諧振腔內(nèi)，波導陣列其中的一根波導和激光腔組成諧振腔。功率很低時，注入波導0內(nèi)功率通過消逝波耦合到波導21和波導11，波導21內(nèi)的功率再耦合到波導22和0 ;波導11內(nèi)的功率再耦合到波導12和0，以此類推；這樣波導陣列的損耗很大，激光器不能工作。消逝波耦合能力即耦合系數(shù)與波導的直徑、折射率變化、波導之間的間距以及激光參數(shù)有關。通常，波導之間的間距越大，耦合常數(shù)越小；原因是波導間距越大，在第二根波導位置的消逝場就越弱，耦合就越困難。而波長越長，在第二根波導位置的消逝場就越強，所以耦合系數(shù)隨著波長的增長而增大。波導直徑越大，耦合系數(shù)越小，是因為波導直徑越大，限制模式的能力就越強，耦合就越困難。當功率比較高時，介質(zhì)的非線性折射率由于電場的影響而產(chǎn)生變化，材料的非線性變得重要，此時伴隨著峰值功率的增加，非線性折射率就會達到波導折射率差的數(shù)量級，波導消逝差耦合能力下降，中心波導透過率增加，其效果與飽和吸收體完全相同。功率超過一定值時，注入功率的絕大部分從注入波導輸出，形成孤子。[0023]由飛秒脈沖激光光刻波導技術(shù)、離子束注入或者離子交換的方法在熔融石英、摻雜的激光玻璃、高非線性內(nèi)刻寫波導陣列，波導的長度取決于設計的需要，通常在Imm到IOOmm之間。參見圖2，所有的波導陣列的結(jié)構(gòu)可以是直線型的，也可以是彎曲的。低功率的透過率可以通過波導的長度來控制。波導陣列的結(jié)構(gòu)可以是一維的，也可以是二維的，參見圖3，本實用新型所提供的波導陣列側(cè)面表示波導陣列側(cè)面的空間分布，中間的波導表示激光諧振腔通過的波導，可以認為激光從改波導注入。注入波導將功率耦合到其他波導時，其他波導也向注入波導耦合一部分功率，因此二維波導的初始透過率大于0，與波導結(jié)構(gòu)相關；通過更改波導結(jié)構(gòu)和尺寸可以在0到99%之間改變。 參見圖4，為了結(jié)構(gòu)簡單，可以設計如圖所示的波導結(jié)構(gòu)，其中，圖4. I是波導分布為3角形、圖4. 2是四邊形、圖4. 3是五邊形、圖4. 4是六邊形，七變形，八變形，甚至十變形。由于分布是對稱的，更容易設計、仿真和加工。注入波導的波導參數(shù)可以與其他波導不同，這樣更有利于控制初始透過率和調(diào)制深度。本實用新型所提供的波導可以在光學玻璃內(nèi)、半導體內(nèi)或者光學晶體內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種激光鎖模器，其特征在于所述激光鎖模器是波導陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光鎖模器，其特征在于所述波導陣列包括兩根或兩根以上的波導。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光鎖模器，其特征在于所述波導陣列包括兩根波導時，所述波導陣列是由兩根波導并行設置而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光鎖模器，其特征在于所述波導陣列包括兩根以上的波導時，所述波導陣列以其中任一根波導為中心形成中心波導，其它波導環(huán)繞設置在中心波導周圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的激光鎖模器，其特征在于所述波導陣列中波導的波導參數(shù)是相同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光鎖模器，其特征在于所述波導陣列中的波導是直線的或彎曲的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的激光鎖模器，其特征在于；所述波導陣列中波導的波導參數(shù)是不同的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光鎖模器，其特征在于所述波導陣列中的波導是直線的或彎曲的。
專利摘要本實用新型涉及一種激光鎖模器，該激光鎖模器是波導陣列。本實用新型提供了一種可直接集成到波導芯片激光器內(nèi)部、適應波長范圍寬、損傷閾值高以及制作工藝簡單的激光鎖模器。
文檔編號H01S3/098GK202474537SQ20122005660
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者白晶, 程光華, 趙衛(wèi) 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所