共振可饱和吸收镜 RSAM

1、SAM的目的

被动锁模技术由于便于组装，操作简单等优点，已被人们广泛的应用于各类激光腔中来产生超短脉冲串。

被动锁模器件：可饱和吸收镜（SAM），可被安装在宽谱激光腔中进行模式锁定。通过可饱和吸收体的损耗机制，连续激光器中杂乱的多脉冲可以被调制成有规律的超短脉冲串。

可饱和吸收体在强光下被漂白，可以使大部分腔内能量通过可饱和吸收体到达反射镜，并再次反射回激光腔中；在弱光下，表现为吸收未饱和的特性，吸收掉所有入射光，有效的把这部分弱光从激光腔中去除掉，表现了调Q锁模的抑制作用。而且由于吸收掉了脉冲前沿部分，脉冲宽度在反射过程中会逐渐变窄。

2、参数

一块SAM包含一个布拉格反射镜（Bragg-mirror）生长在基底上（如GaAs晶圆），然后可饱和吸收层做在布拉格反射镜上。尽管半导体可饱和吸收镜已经被广泛的用于各种激光腔中进行模式锁定，但是SAM的应用还是要根据具体情况被精确地设计，如不同的激光器具有不同损耗，增益谱，腔内功率等等，可饱和吸收体的参数都需要跟这些参数相匹配。

对于一块SAM，其最重要的参数如下：

l 吸收率:  A

l 调制深度： △R

l 弛豫时间： τ

l 饱和通量： Fsat

l 反射带宽以及吸收带宽

3、吸收

    SAM属于非线性光学元件。所以其对光的吸收率A1和光能量F相关。如果脉冲宽度τp

   4、调制深度

饱和吸收镜（SAM）的反射比R取决于材料的吸收率A即R=1-A。调制深度△R小于小信号吸收率A0，这是由于非饱和损耗所造成的 Ans：△R=A0-Ans。引起非饱和损耗的主要原因有晶体缺陷，这些缺陷可以保证超快的载流子恢复速度。调制深度会随着载流子弛豫时间τ的增加而增加。

    5、弛豫时间

饱和吸收层包括一块直接带隙略低于光子能量的半导体材料。光照被吸收时，薄膜内产生电子-空穴对。载流子的弛豫时间会比脉冲宽度略长一些。这种情况下，脉冲后沿是不被吸收的，然而经过两相邻脉冲之间的一个周期时间后，饱和吸收体又会恢复到非饱和状态对下一个脉冲进行同样的调制。

 6、饱和通量

饱和通量依赖于半导体的材料参数以及SAM的光学设计。为了预防SAM在强光下不被损伤且功能不会减退，饱和通量一定要比较低才行。

为了得到一个小的饱和通量值，一般半导体吸收层的厚度在10nm左右。这种情况下，垂直于SAM吸收层会发生电子能量和动量的量子化现象，这也会造成它的态密度比常规紧凑半导体低的结果。所以SAM中的饱和吸收层可以看作是一个带隙比两边小的量子阱。如果SAM需要一个更大的吸收光通量，那么可以通过增加量子阱的数量达到此目的，而非用一块厚度大的单个吸收层。

SAM中布拉格反射镜前面的电场强度是一个周期性的函数，拥有节点和腹点。吸收层量子阱的位置一般处于腹点处从而可以获得一个低的饱和通量值。布拉格反射镜和半导体-空气界面的菲涅尔反射一起构成了一个类似于法布里-珀罗的谐振器，其中包含有量子阱。这两个反射层之间的半导体厚度决定了腔内会形成谐振或者反谐振。由于腔内场的增强，谐振情况下SAM的饱和通量比反谐振时要低。

7、吸收体温度

饱和吸收体将一部分入射光能量转化为热能。这部分热能在脉冲经过时快速将饱和吸收体内温度升高，然后热量经过基底传输到基底后面的散热器上。如GaAs基底，它具有非常良好的热导率，即使微不足道的热量也能很快散到空气里。