[发明专利]波导被动调Q激光器及其制作方法

说明书

本发明涉及一种波导被动调Q激光器及其制作方法，解决现有波导激光器分立元件较多、空间结构复杂、集成度较低的问题。本发明所提供的波导被动调Q激光器包括泵浦源、增益波导和调制波导；增益波导和调制波导设置在泵浦源的输出光路上，增益波导通过激光在增益介质内部刻写实现；调制波导通过激光在调制介质内部刻写实现；增益波导和调制波导通过激光焊接。波导被动调Q激光器制作方法包括以下步骤：1)将增益介质和调制介质通过激光焊接；2)在增益介质和调制介质内部分别通过激光刻写波导结构，形成增益波导和调制波导；3)将增益波导和调制波导设置在泵浦源的输出光路上，获得波导被动调Q激光器。

技术领域

本发明涉及激光器领域，具体涉及一种波导被动调Q激光器及其制作方法，该激光器是一种基于超快激光在透明介质内部形成增益波导以及调制波导的复合功能波导激光结构。

背景技术

随着信息时代的到来，激光技术、信息处理技术和通信技术都得到了迅速发展，由于信息量需求的不断提高，传统的光学系统已难以满足大容量、高速率等要求，基于以上要求，集成光学得以逐步发展。光波导是集成光学的基本组成单元，光波导不仅可以作为被动光子器件，也可以实现主动增益功能，在光通讯等方面展现了其巨大的应用价值，

随着激光技术与光波导技术的有机结合，出现了飞秒激光光刻波导技术。该技术对材料的选择性小，具有更广泛的应用前景，且波导截面容易控制，极有利于减小器件的插入损耗，由于其体积小、结构简单，整个光波导芯片对环境不敏感，能够用于高加速度环境和大温差环境，有效的推动了集成光学的发展。同时，在2000年左右出现了利用飞秒激光熔接透明电介质材料的新型激光焊接技术，可以将不同的光学材料通过飞秒激光界面处理实现光学材料的熔接工艺，焊接强度和剪切力测试都可以达到集成光学系统应用的标准，为光集成芯片的产生奠定了一定的基础。

目前高度集成的主动增益光源主要有光纤尾纤集成的半导体光源，半导体光源由于其稳定性比较差，因此与光纤耦合困难，同时光纤源在光集成器件中体积比较大，很难适应光集成器件的发展，更不能适应光集成芯片的产生。基于此，针对波导为增益介质的各类激光器引起了研究人员的强烈兴趣。

2004年，Roberto Osellame等人利用脉宽300fs，波长1040nm，重复频率166kHz的二极管泵浦镱玻璃飞秒激光振荡器在铒镱共掺磷酸盐玻璃上写入了在1.55μm处与标准单模光纤模式匹配的波导，把12mm长的这种波导作为放大器，首次实现了1.2dB的净增益，这意味着可以使用飞秒激光光刻的办法来实现集成激光源和放大器这种通信主动器件。

波导激光器的优点在于高度集成化，有效的推动了光集成技术的发展，但是现有的波导激光器，存在着分立元件较多，空间结构复杂等问题，如在波导激光器中只是采用波导器件为增益介质，而脉冲调制器件则是采用其他外部可饱和吸收调制介质或者电光调制介质，在很大程度上降低了波导锁模激光器的高集成度。

发明内容

本发明的目的是解决现有波导激光器分立元件较多、空间结构复杂、集成度较低的问题，提供了一种波导被动调Q激光器及其制作方法。

本发明的波导被动调Q激光器是一种将调制介质和增益介质高效焊接，光学耦合结构简单、波导一次成型，调Q脉冲能量范围以及输出激光模式灵活可调的波导被动调Q激光器，具体为利用飞秒激光将激光增益介质和激光调制介质熔接，利用飞秒激光在增益介质内部形成双线型或螺线型管状波增益波导，同时在调制介质内部利用飞秒激光形成双线型或螺线型管状调制波导，最终实现波导结构的被动调Q激光器。

本发明的技术方案是：

本发明所提供的一种波导被动调Q激光器，包括泵浦源、增益波导和调制波导；所述增益波导和调制波导设置在泵浦源的输出光路上，所述增益波导通过激光在增益介质内部刻写实现；所述调制波导通过激光在调制介质内部刻写实现；所述增益波导和调制波导通过激光焊接；所述增益介质是掺稀土元素的增益晶体材料，所述调制介质是掺稀土元素的调制晶体材料。