專利名稱：棱鏡式垂直腔面發射激光器的制作方法
技術領域：
棱l^;垂直腔面^ltil光器技術領域本實甩新型是一種用梭鏡和多層介質膜分離輸出光束的垂直腔面發射激光 器，屬于激光器件制造的技術領域。技術背景隨著有m/聚合物材料發光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"。與傳統澉光器相比，有機/聚合物撖光器具有諸多優點*聚合物激光器的發射波長可以通過分子設計進行調節，其調諧范圍饔蓋了紫外到紅外區；*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射可以滿足軍用器件小型化、集成化的要求；*制造方便、設備簡單、成本低廉；*不但可以實現線光束激射，還可以實現面光束。以有機/聚合物為工作物質的激光器的出現，不僅向傳統撖光理論提出了新的 挑戰，而且在現代顯示技術和集成光學領域展現出巨大的應用潛力。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Fermi's黃金定則可知，微腔效應是腔內光子態密度(模式密度) 重新分布的結果。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 發新型光電子器件等方面的重要意義，各種發光材料包括無機半導體、有機染料、 聚合物等在微腔中的發射性質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。有機發光材料一般具有很寬的發光譜帶，譜線的半高 寬約100nm。而采用微腔結構可以很好地控制其自發輻射性質，獲得單色性很好 的發光。由于微腔效應，發光材料在諧振波長處的自發輾射得到埔強，非諧振波 長處的自發輻射受到抑制。在微腔中，發光材料的自發輻射速率和發射光譜都將 發生變化,在滿足激光的閾值條件下就可能獲得激光輸出。
現有的有機傳臓垂直腔面發射激光器通常采用三明治式結構，即包括一個反射超過預定波長范圍的光的底都電介質堆； 一個有機激活區； 一個與底部電介質 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堆。有時頂部電介質堆 可用金屬鵬代替，但由于金屬薄膜作為一種吸收介質，其反射率難以提高,因此 由其所構造的光學微腔不易獲得很離的品質因子(Q)。普通的三明治式結構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時，垂直微腔的效率較低，反射層的制作比較復雜， 參數難以控制。發明內容技術歸鼉本實用新型的目的是提供一種梭鏡式垂;te面發im光器，該激 光器結構糖單，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。技術方案本實用新型的棱鏡式垂直腔面發射撒光器該擻光^括高反射介質膜、有棍增益膜、第一帶通介質膜、石英直角梭鏡、第二帶通介質膜，其中 石英直角梭鏡的一個垂直面從表面至外依次設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膜、對輸出光波長X2有光放大效應的有機增益膜、對輸出光波長^近似全反的高反射介質膜；石英直角棱鏡的斜面上設有對輸 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。高反射介質膜為對輸出光波長、反射率〉90%的介質膜。在 垂直結構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，透過第一帶通介質膜進入增益膜區，并在高反 射介質膜和第一帶通介質膜形成的微腔內來回振蕩，激勵出輸出光，部分輸出光 可透過第一帶通介質膜進入棱鏡、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，沒有互相干擾的現象。
3. 石英梭鏡的熱膨脹系數小，外界溫濕度對器件的影響較小。4. 結構簡單，加工方便，成本低。


圖1是本實用新型的結構示意圖，其中有高反射介質膜l，有機增益膜2， 第一帶通介質膜3，石英直角梭鏡4，第二帶通介質膜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摸3，對輸出光波長X2有光放大效應的有機增齄膜2，對輸出 光波"ta2近似全反射的髙反射介質膜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膜5。高反射介質膜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 射的第二帶通介質膝5。制成本發明。
權利要求1， 一種棱鏡式垂直腔面發射撖光器，其特征在于該激光器包括離反射介質胰 (1)、有機增益膜(2)、第一帶通介質膜(3)、石英直角棱鏡(4)、第二帶通介 質膜(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膜(3)、對輸出光波長 Jl2有光放大效應的有機增益胰(2)、對輸出光波長^近似全反的高反射介質膜(l); 石英直角梭鏡(4)的斜面上設有對輸出光波長^增透、對輸入光波長、高反射的 第二帶通介質膜(5)。
2. 根據權利要求1所述的梭鏡式垂直腔面發射激光器，其特征在于所述的 石英直角棱鏡(4)為45e的直角棱鏡。
3. 根據權利要求1所述的梭鏡式垂直腔面發射撖光器，其# 在于髙反射 介質膜(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射激光器是一種用棱鏡和多層介質膜分離輸出光束的垂直腔面發射激光器，該激光器包括高反射介質膜(1)、有機增益膜(2)、第一帶通介質膜(3)、石英直角棱鏡(4)、第二帶通介質膜(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膜(3)、對輸出光波長λ₂有光放大效應的有機增益膜(2)、對輸出光波長λ₂近似全反的高反射介質膜(1)；石英直角棱鏡(4)的斜面上設有對輸出光波長λ₂增透、對輸入光波長λ₁高反射的第二帶通介質膜(5)。該激光器結構簡單，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 優先權日2007年3月30日
發明者葉莉華, 崔一平, 龐叔鳴, 麗 李, 嫄 鐘 申請人:東南大學