离子注入gaas实现双包层掺镱光纤激光器被动调q锁模

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1、第(#卷第3期"$$’年3月物理学报1PS.(#，DP.3，LQ90，"$$’!$$$O#"@$4"$$’4(（#$3）4!%!$O$(+VN+X;FIMV+IMDMV+""$$’VJ89.XJY,.IP5.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!离子注入!"#$实现双包层掺镱光纤激光器被动调%锁模!）!）"）"）"）"）"）#）#）王勇刚马骁宇付圣贵范万德李强袁树忠董孝义宋晏蓉张志刚!（）中国科学院半导体研究所，北京!$$$%#）"（）南开大学现代光学研究所，天津#

2、$$$&!）#（）北京工业大学应用数理学院，北京!$$$""）（"$$#年&月"’日收到；"$$#年!!月(日收到修改稿）用离子注入的半绝缘)*+,晶片作为吸收体和输出镜，在双包层掺镱光纤激光器上实现了调-锁模.离子注入的能量为’$$/01的+,2离子，注入剂量为!$!3"，然后在3$$7下退火"$689.当抽运功率为(:时，脉冲平均456输出功率为"$$6:，调-包络重复频率为($/;<，半高宽为’!,，锁模脉冲重复频率为!(=;<.关键词：离子注入)*+,，掺镱光纤激光器，被动调-锁模&#’’：’"3$，’"3$>于锁模运转状态.或只通过偏振控制，

3、利用非线性［!$］!?引言偏转旋转效应也能产生自脉冲行为.另一类是采用半导体饱和吸收体的方法，如采用M9)*+,4)*+,［!］发现了高纯半导体)*+,具［!!］［!"］!@@3年A*B*C*等超晶格结构，低温生长的)*+（,GNO)*+,）以及有被动调-特性，并相继实现了氙灯抽运DE：用半导体可饱和吸收镜（,0685P9EQ5RPC,*RQC*KS0F+)［"］和G>抽运DE：F+)，DE：F1H被动调-运［!#］’*K,PCTR8P968CCPC，IUI+=）.［#，’］［(］转.IJ09等人用)*+,兼输出镜在FK：F+)激上述的光纤激光器被动锁

4、模方法，仍然存在着光器上获得最短达!(?(9,，频率为&?#/;<的脉冲设备复杂，成本过高的问题.目前光纤激光器被动激光输出，符合激光制导等军用脉冲激光的脉冲宽锁模采用的几种半导体饱和吸收体，都是反射式的，度和频率要求，只是单脉冲能量太小，只有&(?3!L.需要在光纤输出端增加组合输出透镜.而且需要金［3］柳强等人对)*+,被动调-兼输出耦合DE：F1H’属有机气相淀积（=HV1>）方法或分子束外延激光特性进行了系统研究，得到了较好的结果.（=WU）方法进行材料生长，价格昂贵，和光纤激光器自上世纪%$年代后期掺稀土光纤用于激光器被动锁模对应的可控制参数

5、少.本文提出了一种利和放大器以来，这类光纤激光器得到了广泛的研究用离子注入)*+,材料对掺镱光纤激光器进行被动和迅速的发展.在纳秒或微秒级光源方面，光纤激调-锁模兼做输出镜的方法，设备简单，成本低（采光器由于便于引出，在医疗、军事等领域的应用比固用大片加工，每个仅几十元）.尚未见报道.我们的体激光器有独到之处.被动锁模光纤激光器，由于工作已经取得了一定的进展.更深入的工作正在进其价格低廉，结构紧凑而在亚皮秒级、皮秒级乃至飞行中.秒级光源方面有着广泛的应用.比如作为高功率激光系统种子源，在远距离、高容量、超高速通信系统"?离子注入)*+,调-锁模机理［&

6、］或局域网中作为高重复频率信号源等.光纤激光器的被动锁模得到了广泛的研究.一类是附加脉冲)*+,的带隙是!?’"01，掺镱光纤激光器的波锁模机理.在激光谐振腔内加入非线性环形镜长在!?$3!6附近，远远低于)*+,的带隙.理论研［%］［@］（DHG=）或非线性放大光纤环形镜（D+G=），利究表明，)*+,材料做固体激光器被动调-器件是由用光纤的克尔非线性效应形成快速开关使激光器处于其中深能级缺陷UG"在!?$附近的吸收跃迁!6.期王勇刚等：离子注入’()*实现双包层掺镱光纤激光器被动调6锁模&Q&&过程所致，现在证实：!"#深能级其实是一个双施主子吸收

7、特性决定，表示为$%%能级，即中性的!"#能级和!"#能级上的粒子发射$0!（?"$2"）%!@"，（.）%电子后形成的带正电的!"#能级，图&为’()*的"为谐振腔内的光子数密度，"，#，#分别为激光介［&+］!"#能级示意图,当’()*样品受到&-$.+!/波质B8：C)’的反转粒子数密度、受激发射截面和晶长激光的激发时，’()*中!"#缺陷深能级将主要发体长度，&为真空中光速，%为光在腔内往返一周的=%生线性单光子吸收，位于!"#能级上的粒子将吸收时间，$为输出镜反射率，’为B8：C)’的反转衰减$光子跃迁到中性的!"#能级上，在价带上生成一个因

8、子，%为腔内往返损耗，%为激光上能级寿命，’>$带正电的空穴，同时，位于!"#能级上的中性粒子