1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 北京大学信息科学技术学院，北京 100871
为了提高应用于光纤激光器的多量子阱半导体可饱和吸收镜（SESAM）的特性参数，对其结构进行优化，模拟分析了不同量子阱周期数对器件电场分布、调制深度及反射光谱等参数的影响，结果表明，SESAM中吸收层量子阱周期数越大，SESAM在1064 nm处的反射率越低，调制深度越高，在低反射率处的带宽越窄，可饱和吸收镜对生长误差的容忍度也越小。利用金属有机化合物气相沉积（MOCVD）方法对3种量子阱周期数结构的SESAM进行外延生长，通过非线性测试及锁模实验对3种结构的样品进行测量与表征，结果表明，3种结构的SESAM均实现了自启动锁模，其稳定锁模的泵浦区间为150~200 mW。采用泵浦探测技术对15个量子阱周期的SESAM进行动态响应测试，其响应恢复时间为5 ps。
激光器 超快激光器 半导体可饱和吸收镜 泵浦探测 光学学报
2023, 43(22): 2214001
1 深圳大学二维材料光电科技国际合作联合实验室，广东 深圳 518060
2 鹏城实验室，广东 深圳 518060
报道了一种1.85 μm亚纳秒脉宽的Tm∶GdVO4被动锁模激光器。通过使用商用半导体可饱和吸收镜（SESAM）和高透过率的输出耦合镜（OCs），实现了Tm∶GdVO4短波段、亚纳秒脉宽的激光输出。对于连续波（CW）运转，当使用透过率分别为10%、20%和30%的不同OCs时，激光输出功率均超过1 W，在1844、1850、1851、1861、1865 nm波长上分别产生了激光振荡。对于连续波锁模（CWML）运转，通过使用上述不同OCs，均实现了稳定的输出，工作波长均位于1851.6 nm附近，光谱宽度始终不高于光谱仪0.05 nm的分辨率，输出脉宽分别为474、752、651 ps。其中，当使用透过率为30%的OC时，可实现320 mW的最大平均输出功率。
激光器 固体激光器 被动锁模 半导体可饱和吸收镜 亚皮秒 二极管泵浦激光器 Tm∶GdVO4激光器 中国激光
2023, 50(22): 2201004
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 广东华快光子科技有限公司，广东 中山 528436
4 北京大学信息科学技术学院，北京 100871
应用于掺镱(Yb)光纤激光器的半导体可饱和吸收镜(SESAM)需要具有较高的调制深度，即将较厚的砷化铟镓(InGaAs)材料作为吸收层。然而，InGaAs材料与砷化镓(GaAs)衬底之间的大失配，导致过厚的InGaAs材料质量极易恶化，影响锁模效果。因此，优化的外延结构设计和高质量的外延材料成为研制高性能SESAM的关键。本文设计了吸收层InGaAs材料总厚度分别为150 nm和300 nm的两种应变补偿多量子阱(MQW)结构的SESAM，利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)方法进行外延材料生长，采用光致发光光谱仪、高分辨X射线衍射仪和分光光度计对外延材料特性进行表征，优化外延材料生长参数。将研制的两种SESAM应用到线型腔掺Yb光纤激光器中，实现稳定锁模的泵浦功率分别为130 mW和120 mW，输出激光脉宽分别为18.3 ps和9.6 ps。实验结果表明，吸收层InGaAs材料厚度为300 nm的SESAM更容易实现稳定锁模并获得脉宽较窄的激光脉冲输出。
激光器 超快激光器 半导体可饱和吸收镜 金属有机化合物气相沉积 应变补偿多量子阱结构 中国激光
2022, 49(11): 1101002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
2 Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
4 Songshan Lake Materials Laboratory, Dongguan 523808, China
5 CAS Center for Excellence in Ultra-intense Laser Science, Shanghai 201800, China
We report on a high-power diode-pumped (Yb:KGW) mode-locked laser with a semiconductor saturable absorber mirror (SESAM). For 32.7 W of incident pump power, we generate 261 fs pulses with the maximum average output power of up to 13.0 W and spectrum centered around 1039 nm at 68.4 MHz, corresponding to 190 nJ of single pulse energy and 0.72 MW of peak power. The optical-to-optical conversion efficiency is 39.8%, and the slope efficiency is 64.4%. The Yb:KGW laser exhibits a power stability better than 0.543% of the root-mean-square in 2 h.
ultrafast laser high-power femtosecond laser Yb:KGW crystal semiconductor saturable absorber mirror Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021404
天水师范学院 激光技术研究所, 甘肃 天水 741000
利用固态反应烧结方法制做的混合三氧化物陶瓷Tm∶LuScO3作为激光增益介质，在全固态激光器中实现了稳定的调Q锁模运转。利用透过率为3%的输出镜获得最高连续光输出功率为257 mW，中心波长为1 993 nm，对应斜效率14.06%。以三种半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模启动元件,系统分析了Tm∶LuScO3陶瓷激光器的调Q锁模运转特性，获得最窄锁模脉冲宽度在749~891 ps之间，重复频率121.9 MHz，对应的调Q包络脉冲宽度为50 μs，重复频率45.45 kHz，最高输出功率167 mW，中心波长为1 987 nm，对应最大单脉冲能量为1.37 nJ。
调Q锁模 2 μm激光 Tm∶LuScO3陶瓷激光器 半导体可饱和吸收镜 Q-switched mode-locked 2 μm laser Tm∶LuScO3 ceramic laser semiconductor saturable absorber mirror(SESAM)
广州大学物理与电子工程学院, 广东 广州 510006
对基于808 nm端面抽运的半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模Nd∶YVO4激光器的输出特性进行研究,通过选择不同透过率的输出镜,设计一套针对不同输出功率需求的锁模激光器方案。首先系统地研究输出镜透过率对激光锁模功率和阈值的影响,当输出镜透过率为10%,抽运功率为8 W时,得到最高输出功率为2.58 W的连续锁模脉冲输出,转换效率为32.3%。当输出镜透过率为0.1%,抽运功率为1 W时,得到低阈值连续锁模脉冲输出,输出功率为0.58 mW。然后自主搭建自相关光路测量锁模脉冲,结合自相关曲线分析锁模激光器的寄生振荡情况,通过优化输出镜抑制寄生振荡,获得纯净的锁模脉冲,其脉冲宽度为13 ps,重复频率为150 MHz。
激光器 半导体可饱和吸收镜锁模 寄生振荡 输出镜透过率 低阈值 自相关 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 191401
为了实现锁模光纤激光器的波长可调谐, 采用半导体可饱和吸收镜(SESAM), 搭建了环形腔被动锁模掺镱光纤激光器。在腔内无偏振控制器及可调谐滤波器等器件的前提下, 通过改变光纤跳线端面至SESAM的距离, 实现光谱在1029.5nm~1042.7nm之间的稳定可调谐, 基频重复频率为18.0MHz, 脉冲宽度为130ps, 锁模脉冲信噪比达44dB。结果表明, 该锁模光纤激光器具有较高的信噪比及较宽的可调谐范围。该研究为可调谐被动锁模光纤激光器的研制提供了重要的参考价值。
光纤光学 可调谐 半导体可饱和吸收镜 被动锁模 掺镱光纤 optical fiber optics tunable semiconductor saturable absorber mirror passive mode locking ytterbium-doped fiber
西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
采用发射波长约为976 nm的半导体激光器作为泵浦源, Yb3+掺杂浓度为15at.%、通光长度为2 mm的Yb∶CaYAlO4晶体作为增益介质, 本文提出了一种基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动调Q的激光二极管泵浦Yb∶CaYAlO4以获取稳定脉冲输出的方案。通过合理设计谐振腔, 实现了稳定的被动调Q激光脉冲输出, 并分析了泵浦功率的大小对输出脉冲的重复频率、脉冲宽度、单脉冲能量以及脉冲峰值功率的影响。
Yb∶CaYAlO4晶体 被动调Q 半导体可饱和吸收镜 激光二极管 Yb∶CaYAlO4 crystal passive Q-switched semiconductor saturable absorber mirror laser diode
1 济南大学 物理科学与技术学院, 山东 济南 250022
2 山东大学 晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
使用半导体可饱和吸收镜, 实现了光纤耦合半导体激光抽运Tm:YAP晶体的全固态连续波锁模激光运转。根据ABCD矩阵理论设计激光器参数, 通过控制谐振腔的像散和模式分布, 获得了稳定的皮秒锁模激光输出。当最大抽运功率为7.96 W时, 获得锁模激光的最大平均输出功率为0.73 W, 相应的斜效率为15.6%。此时锁模脉冲宽度约为1.7 ps, 对应的重复频率为88.7 MHz, 中心谱线为1 982.4 nm。结果表明: Tm:YAP晶体是一种具有较好的热学、机械性能的2 μm波段超快激光晶体。
半导体可饱和吸收镜 连续波锁模 皮秒脉冲 Tm:YAP激光器 semiconductor saturable-absorber mirror CW mode-locked ps-pulse Tm:YAP laser 红外与激光工程
2018, 47(5): 0505003
