專利名稱：棱鏡式垂直腔面發(fā)射激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
棱l^;垂直腔面^ltil光器技術(shù)領(lǐng)域本實甩新型是一種用梭鏡和多層介質(zhì)膜分離輸出光束的垂直腔面發(fā)射激光 器，屬于激光器件制造的技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)背景隨著有m/聚合物材料發(fā)光itM研究的深入，科學家們開始研究有機/聚合物材料以實現(xiàn)激射。這種有機/聚^r材料撒光被形象地稱為"塑料激光"。與傳統(tǒng)澉光器相比，有機/聚合物撖光器具有諸多優(yōu)點*聚合物激光器的發(fā)射波長可以通過分子設(shè)計進行調(diào)節(jié)，其調(diào)諧范圍饔蓋了紫外到紅外區(qū)；*受mm射截面大，激射閨值低；*既可以制備在剛性襯底上，又可以制作在大面積柔性材料上；*聚合物薄膜的激光發(fā)射可以滿足軍用器件小型化、集成化的要求；*制造方便、設(shè)備簡單、成本低廉；*不但可以實現(xiàn)線光束激射，還可以實現(xiàn)面光束。以有機/聚合物為工作物質(zhì)的激光器的出現(xiàn)，不僅向傳統(tǒng)撖光理論提出了新的 挑戰(zhàn)，而且在現(xiàn)代顯示技術(shù)和集成光學領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。平面光學微腔是在垂直腔面的一維方向上尺寸為光波長大小的Fabry-Perot 諧振腔。根據(jù)Fermi's黃金定則可知，微腔效應(yīng)是腔內(nèi)光子態(tài)密度(模式密度) 重新分布的結(jié)果。近年來，由于光學微腔在量子電動力學基本物理的研究以及開 發(fā)新型光電子器件等方面的重要意義，各種發(fā)光材料包括無機半導體、有機染料、 聚合物等在微腔中的發(fā)射性質(zhì)的研究一直受到人們的重視，特別是由有機材料制 成的平面微腔更引人注目。有機發(fā)光材料一般具有很寬的發(fā)光譜帶，譜線的半高 寬約100nm。而采用微腔結(jié)構(gòu)可以很好地控制其自發(fā)輻射性質(zhì)，獲得單色性很好 的發(fā)光。由于微腔效應(yīng)，發(fā)光材料在諧振波長處的自發(fā)輾射得到埔強，非諧振波 長處的自發(fā)輻射受到抑制。在微腔中，發(fā)光材料的自發(fā)輻射速率和發(fā)射光譜都將 發(fā)生變化,在滿足激光的閾值條件下就可能獲得激光輸出。
現(xiàn)有的有機傳臓垂直腔面發(fā)射激光器通常采用三明治式結(jié)構(gòu)，即包括一個反射超過預定波長范圍的光的底都電介質(zhì)堆； 一個有機激活區(qū)； 一個與底部電介質(zhì) 堆分隔開并能夠反射超過預定波長范圍的光的頂部電介質(zhì)堆。有時頂部電介質(zhì)堆 可用金屬鵬代替，但由于金屬薄膜作為一種吸收介質(zhì)，其反射率難以提高,因此 由其所構(gòu)造的光學微腔不易獲得很離的品質(zhì)因子(Q)。普通的三明治式結(jié)構(gòu)雖然也能在垂直腔中形成激光振蕩，但輸入泵浦光與輸 出光位于徵腔同側(cè)時，兩者夾角很小，給輸出光的探測和使用帶來困難。輸入泵 浦光與輸出光位于微腔兩側(cè)時，垂直微腔的效率較低，反射層的制作比較復雜， 參數(shù)難以控制。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)歸鼉本實用新型的目的是提供一種梭鏡式垂;te面發(fā)im光器，該激 光器結(jié)構(gòu)糖單，制作方便，能有效地將入射泵浦光與輸出光分開，且能獲得高效 的垂直嫩腔。技術(shù)方案本實用新型的棱鏡式垂直腔面發(fā)射撒光器該擻光^括高反射介質(zhì)膜、有棍增益膜、第一帶通介質(zhì)膜、石英直角梭鏡、第二帶通介質(zhì)膜，其中 石英直角梭鏡的一個垂直面從表面至外依次設(shè)有對輸入泵浦光波長^增透、對輸出光波長、高反射的第一帶通介質(zhì)膜、對輸出光波長X2有光放大效應(yīng)的有機增益膜、對輸出光波長^近似全反的高反射介質(zhì)膜；石英直角棱鏡的斜面上設(shè)有對輸 出光波長X2增透、對輸入光波長^離反射的第二帶通介貭膜。所述的石英直角棱 鏡為45°的直角棱鏡。高反射介質(zhì)膜為對輸出光波長、反射率〉90%的介質(zhì)膜。在 垂直結(jié)構(gòu)微腔中引入棱鏡將入射光和輸出光有效地分開。工作原理及過程輸入泵浦光從沒有膜的一垂直面垂直入射，在斜面上反射 后、垂直入射到有膜的垂直面上，透過第一帶通介質(zhì)膜進入增益膜區(qū)，并在高反 射介質(zhì)膜和第一帶通介質(zhì)膜形成的微腔內(nèi)來回振蕩，激勵出輸出光，部分輸出光 可透過第一帶通介質(zhì)膜進入棱鏡、入射到石英直角棱鏡的斜面上，并透過第二帶 通介質(zhì)膜獲得激光輸出。有益效果1. 輸入泵浦光窻接垂直入射進增益簾，可獲得最大的增益長度。2. 輸入泵浦光和輸出光被有效地分開，沒有互相干擾的現(xiàn)象。
3. 石英梭鏡的熱膨脹系數(shù)小，外界溫濕度對器件的影響較小。4. 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本低。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中有高反射介質(zhì)膜l，有機增益膜2， 第一帶通介質(zhì)膜3，石英直角梭鏡4，第二帶通介質(zhì)膜5，輸入泵浦激光束EM， 輸出激光束E、。具體實旌方式本實用新型的梭鑣式垂直腔面^#激光器包括一個45°的石英直角棱鏡4,棱 鏡的一個垂直面從表面至外依次是對輸入泵浦光波長^埔透、對輸出光波長、髙 反射的第一帶通介質(zhì)摸3，對輸出光波長X2有光放大效應(yīng)的有機增齄膜2，對輸出 光波"ta2近似全反射的髙反射介質(zhì)膜1;棱鏡的斜面上是對輸出光波長X2增透、 對輸入光波"^1離反射的第二帶通介質(zhì)膜5。高反射介質(zhì)膜1采用熱蒸鍍金屬材料(如銀)或電子濺射交替生成高、低折 射率的多展介質(zhì)膜(如IK)2和Si02， 1102折射率為2.0, Si02折射率為1.46)制 得；有機塌益膜2采用^yi鍍有機染料(如若丹明6G)制得； 第一帶通介質(zhì)膜3采用電子濺射T102和Si02制得，通過改變膜系的光學厚 度和層數(shù)可獲得所潘的反lt特性； 石英直角棱鏡4采用石英晶體，第二帶通介質(zhì)膜5采用電子濺射1102和Si02制得，通過改變膜系的光學厚 度和層數(shù)可獲得所需的反射特性；其制造方法為在一 45°的直角棱鏡的一直角面上先用電子束濺射的方法鍍 上對輸入泵浦光波長M增透、對輸出光波長^髙反射的第一帶通介貭膜3，再在 上面用真空熱蒸發(fā)的方法沉積有機增益膜2，然后在有機增益膜2上用真空熱蒸 發(fā)的方法沉積金屬膜或用電子束濺射的方法鍍上高反射介質(zhì)膜1。在該石英直角 棱鏡4的斜面上用電子東濺射法鍍上對輸出光波長X2增透、對輸入光波長、高反 射的第二帶通介質(zhì)膝5。制成本發(fā)明。
權(quán)利要求1， 一種棱鏡式垂直腔面發(fā)射撖光器，其特征在于該激光器包括離反射介質(zhì)胰 (1)、有機增益膜(2)、第一帶通介質(zhì)膜(3)、石英直角棱鏡(4)、第二帶通介 質(zhì)膜(5)，其中石英直角棱鏡(4)的一個垂直面從表面至外依次設(shè)有對輸入泵 浦光波長^增透、對輸出光波長^髙反射的第一帶通介質(zhì)膜(3)、對輸出光波長 Jl2有光放大效應(yīng)的有機增益胰(2)、對輸出光波長^近似全反的高反射介質(zhì)膜(l); 石英直角梭鏡(4)的斜面上設(shè)有對輸出光波長^增透、對輸入光波長、高反射的 第二帶通介質(zhì)膜(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的梭鏡式垂直腔面發(fā)射激光器，其特征在于所述的 石英直角棱鏡(4)為45e的直角棱鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的梭鏡式垂直腔面發(fā)射撖光器，其# 在于髙反射 介質(zhì)膜(1)為對輸出光波長^反射率》90%的介貭膜。
專利摘要棱鏡式垂直腔面發(fā)射激光器是一種用棱鏡和多層介質(zhì)膜分離輸出光束的垂直腔面發(fā)射激光器，該激光器包括高反射介質(zhì)膜(1)、有機增益膜(2)、第一帶通介質(zhì)膜(3)、石英直角棱鏡(4)、第二帶通介質(zhì)膜(5)，其中石英直角棱鏡(4)的一個垂直面從表面至外依次設(shè)有對輸入泵浦光波長λ₁增透、對輸出光波長λ₂高反射的第一帶通介質(zhì)膜(3)、對輸出光波長λ₂有光放大效應(yīng)的有機增益膜(2)、對輸出光波長λ₂近似全反的高反射介質(zhì)膜(1)；石英直角棱鏡(4)的斜面上設(shè)有對輸出光波長λ₂增透、對輸入光波長λ₁高反射的第二帶通介質(zhì)膜(5)。該激光器結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，能有效地將入射泵浦光與輸出光分開，且能獲得高效的垂直微腔。
文檔編號H01S5/183GK201038596SQ200720035530
公開日2008年3月19日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者葉莉華, 崔一平, 龐叔鳴, 麗 李, 嫄 鐘 申請人:東南大學