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用于中红外应用的光子锗平台
基于GE的集成光子回路过去10年中，基于锗(Ge)的光电元件得到了发展，拓展了硅(Si)光子回路的潜力。光电探测器、调制器和Ge-on-Si激光器已经在中红外区得到演示。Ge的主要优势在于它的透明窗口大，波长范围从1.8至14μm，并且与CMOS兼容。Ge和SiGe合金很快被视为开发集成光子元件的首选材料。厚Ge和SiGe层(高达40%的Ge)通常在工业外延集群工具中通过化学气相沉积在200mm和300mm Si(001)晶片上生长。关于Ge和SiGe生长的更多细节可以在参考文献[1]中找到。 SiGe 或绝缘体上的 Ge（如 SiN）晶片可从之前的外延中制造出来。在这种情况下，需要将两个晶片键合在一起：第一个晶片具有 Ge 或 SiGe 外延层，上面覆盖有 SiNx 层和薄 SiO 2 层，第二个晶片是氧化 Si 晶片。在 SiO 2 到 SiO 2 键合之后，起始
研究文章 高亮度 1908nm TM 掺杂光纤激光器，功率可扩展至 >75W
摘要 本文研究了单片二极管泵浦掺铊光纤激光器，用作 Ho-YAG 系统的泵浦源。通过优化掺杂光纤长度和腔体参数，腔体设计可实现高光-光效率和对放大自发辐射 (ASE) 引起的寄生振荡的稳定性。通过实验，我们已演示了 1907.7 nm 光纤激光器，其输出功率为 79 W，来自 10/130 μm 掺铊双包层光纤，同时具有高亮度和辐射密度。激光腔的斜率效率约为 55%，ASE 抑制 > 40 dB，近衍射极限光束质量为 M 2 ~1.07。关键词：掺铥光纤激光器，中红外激光器，寄生振荡 1.引言 与体晶体替代品相比，光纤激光器具有独特的紧凑、更可靠、坚固、高效、功率可扩展和高亮度光源[1–4]。掺铥光纤激光器 (TDFL) 具有在 1.8-2.1 μm 范围内发射的宽增益光谱，有利于从工业、遥感、医疗到国防等新兴领域的许多应用。特别是，与 1 μm 替代品相比，2 μm 激光源具有更少的大气散射畸变和更低的热晕，有利于远程激光雷达、自由空间光通信和定向能系统 [5]。此外，在材料加工（切割、焊接、钻孔）行业，虽然 1 μm 激光器经常用于金属加工，但 2 μm 激光器具有明显更高的吸收峰，可以更有效地加工塑料和玻璃材料等非金属 [6]。类似地，红外和中红外区附近的强水吸收峰使其能够在医疗应用中使用 1.9-2.1 μm 激光源，特别是在精确组织手术和碎石术中 [7-8]。另一方面，1.9 μm 左右的高亮度 Tm 掺杂光纤激光器 (TDFL) 是固态激光系统 (如 Ho-YAG) 的优异泵浦源，可实现高量子效率，可用于 TDFL 的带内和芯泵浦，并有助于参数频率转换为中红外和 THz 区 [9-11]。得益于商用发射波长为 ~790 nm 的半导体激光二极管 (LD)、多包层光纤技术和交叉弛豫带来的高量子效率的进步，大量发射波长为 ~2 μm 的高功率 Tm 掺杂光纤激光器和放大器已成功演示 [12]。在这种方法中，MOPA 系统采用芯径高达 25 μm 的大模面积 (LMA) 光纤，旨在实现约 2.05 μm 处 1kW 以上的输出功率 [13]。然而，与多级放大器系统相比，高功率振荡器可最大限度地降低成本和复杂性，从而提供更高的稳定性、稳健性和精确控制。据报道，工作在2 μm以下的直接二极管泵浦TDF振荡器的功率水平和波长均有所增加，例如在2050 nm处为170 W和300 W [14-15]，在1967 nm处为278 W [16]，在1950 nm处为185 W [17]。