[发明专利]介质激光加速器、垂直腔面激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种介质激光加速器，其特征在于，定义一XYZ空间直角坐标系，包括:

垂直腔面激光器，其包括有源层以及设于所述有源层Z轴方向前方的加速区，所述有源层的主延伸平面平行于XY轴定义的平面，所述加速区形成有一条沿X轴方向延伸的加速通道；

反射镜，设于所述垂直腔面激光器发射激光的光路上，用于将所述垂直腔面激光器发射的激光以特定角度反射；

饱和吸收镜，其对所述反射镜反射的不同光强的激光具有对应的吸收率，能够压缩激光的脉冲宽度并将压缩后的激光经所述反射镜反射回所述垂直腔面激光器。

2.根据权利要求1所述的介质激光加速器，其特征在于，所述垂直腔面激光器与所述反射镜之间设有用于将偏振方向平行于X轴方向的激光筛选出来的偏振片。

3.根据权利要求1所述的介质激光加速器，其特征在于，所述加速区通过两个芯片键合形成，所述加速通道的至少其中一侧的芯片上形成有光栅；当仅一侧的芯片上形成有光栅时，另一侧的芯片上仅形成一个不含光栅的凹槽。

4.根据权利要求1所述的介质激光加速器，其特征在于，所述有源区的半导体材料包括InGaAs半导体材料，所述垂直腔面激光器的入射光为波长为1um的红外激光，入射光的光路上设置有起偏镜。

5.根据权利要求4所述的介质激光加速器，其特征在于，所述垂直腔面激光器的谐振腔内的电场强度E为：

；

其中，，I_out为所述垂直腔面激光器的输出光强，P_out为所述垂直腔面激光器的输出激光功率， S为所述垂直腔面激光器的出光截面，，Γ为所述垂直腔面激光器的反射镜的反射率， ，I_in 为所述谐振腔内表面的光强,n为折射率，μ₀ 为真空介电常数，c为真空光速。

6.一种垂直腔面激光器，定义一XYZ空间直角坐标系，其特征在于，所述垂直腔面激光器为如权利要求1所述的垂直腔面激光器。

7.根据权利要求6所述的垂直腔面激光器，其特征在于，所述加速区通过两个芯片键合形成，至少其中一侧的芯片上形成有光栅；当仅一侧的芯片上形成有光栅时，另一侧的芯片上仅形成一个不含光栅的凹槽。

8.根据权利要求6所述的垂直腔面激光器，其特征在于，所述有源区的半导体材料包括InGaAs半导体材料，所述垂直腔面激光器的入射光为波长为1um的红外激光，入射光的光路上设置有起偏镜。

9.一种如权利要求6所述的垂直腔面激光器的制备方法，所述加速区通过两个芯片键合形成，两个芯片上均形成有光栅，其特征在于，在制备其加速区时包括如下步骤：

采用气相外延沉积技术生长第一片芯片，其包括第一限制层及顶部反射镜；

在所述第一限制层上进行光刻胶匀胶，然后进行光刻，获得预设的掩膜，以暴露出与所述加速通道宽度和长度相当的位置；

进行湿法刻蚀或干法刻蚀出一刻蚀槽，刻蚀深度为0.35λ±0.05λ，λ为入射光的波长，然后去胶，并在第一限制层上制作定位标记；

采用气相外延沉积技术生长第二片芯片，其包括底部反射镜及有源区；

在有源区的上层继续生长一层第二限制层，并在第二限制层上刻蚀深度为L 的第二光栅，然后在第二限制层上制作定位标记，其中L=λ/(2(n-1))±0.1λ=0.5λ±0.1λ，λ为入射光的波长，n为限制层折射率；

根据定位标志将第一芯片和第二芯片键合，获得包含所述加速通道的加速区，所述加速通道仅一侧设置有光栅。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述第一限制层上制作所述定位标记之后，进一步包括步骤：

根据所述定位标志，在所述刻蚀槽中进行二次光刻得到位于所述刻蚀槽底部的第一光栅；

从而所述加速区的加速通道的两侧均设置有光栅。