半导体可饱和吸收镜的基本结构

半导体可饱和吸收镜（SESAM）的基本结构就是把反射镜与半导体可饱和吸收体结合在一起。底层一般为半导体反射镜，其上生长一层半导体可饱和吸收 体薄膜，最上层可能生长一层反射镜或直接利用半导体与空气的界面作为反射镜，这样上下两个反射镜就形成了一个法布里-珀罗腔，通过改变吸收体的厚度以及两 反射镜的反射率，可以调节吸收体的调制深度和反射镜的带宽。

一般来说半导体的吸收有两个特征弛豫时间，带内热平衡 (intraband thermalization) 弛豫时间和带间跃迁 (interband transition) 弛豫时间。带内热平衡弛豫时间很短，在100-200 fs左右，而带间跃迁弛豫时间则相对较长，从几ps到几百ps。带内热平衡弛豫时间基本上无法控制，而带间跃迁弛豫时间主要取决于半导体生长时衬底的温 度，生长时的温度越低，带间跃迁弛豫时间越短。在SESAM锁模过程中，响应时间较长的带间跃迁 (如载流子重组) 提供了锁模的自启动机制，而响应时间很短的带内热平衡可以有效压缩脉宽、维持锁模。

先了解下锁模原理，还有什么是调制深度吧可饱和吸收镜（SAM）其反射比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。屹持光电的SESAM调制深度△R典型值 快速饱和 τ~500 fs：△R~0.5 A0；Ans~0.5 A0 慢速饱和 τ~ 30 ps：△R~0.8 A0；Ans~0.2 A0脉冲通量依赖的SAM的反射率R(F)，可以通过有效吸收率来控制。对于短脉冲和高脉冲能量，双光子吸收减少了反射以及有效调制深度。。。可以去google或百度搜索“半导体可饱和吸收镜工作原理”有一篇博文，说的比较详细。我直接复制过来的一段。

量子级联激光器（QCL）是一种在中长红外和太赫兹范围工作的半导体激光器。在QCL中，电子负责发射光子进入随后的量子阱中，由此一个电子可以产生几个光子，效率非常高。从一个量子阱到另一个量子阱的过渡称为“量子级联”。

近日，一个来自德国、意大利和英国的研究团队成功开发出一种关键的光子组件，实现了半导体量子阱的子带间跃迁与金属腔的光子模式超强耦合，有望用可饱和吸收体（SA）来制造廉价的、可引发短太赫兹脉冲的量子级联激光器（QCL）。这将成为太赫兹应用道路上的一个重要里程碑。相关成果发表在最近的《自然·通讯》上。

太赫兹波是指频率介于微波与红外之间的电磁波，由于其性质特殊，具有广泛的应用潜力。如机场安全扫描仪、痕量气体检测、超高速通信技术和医疗技术等。但目前商用的太赫兹源还只能以连续波模式运行。因此研发廉价的、能产生很少甚至单周期脉冲的紧凑型量子级联激光器，替代结构复杂且昂贵的台式激光源，将加速带来太赫兹领域各种激动人心的应用。

量子级联激光器的发射过程基于半导体多量子阱（MQW）结构中的子带间（ISB）跃迁。采用饱和吸收器的被动锁模是激光器产生超短脉冲的一种方法。该模式需要响应时间短且饱和阈值低的可饱和吸收体，但用于太赫兹光谱范围的可饱和吸收体一直难以实现，而且所需的光强度远远超过量子级联激光器的能力。

现在，研究团队成功开发出一种由金镜和金栅格组成的微结构装置，它们共同构成了太赫兹辐射的共振体。它的共振可以与特殊半导体纳米结构中的电子紧密耦合。通过高精度慢动作相机观察发现，新结构很好地响应强太赫兹脉冲的刺激，在飞秒的时间尺度上吸收器就达到饱和。强烈的光脉冲可以将可饱和吸收体（金栅格）转换成几乎完美的镜面。所需光强度比单独的纯半导体结构低十倍，且反应比太赫兹脉冲的单个光振荡更快。

意大利国家纳米 科技 中心的米瑞安·维迪耶罗教授说：“我们现在掌握了使用饱和吸收体制造超快量子级联激光器的所有必要组件。”太赫兹在很多领域的重要应用将有望变为现实，包括电信、化学分析和医学诊断等。由于太赫兹辐射的振荡速率比现代计算机的时钟速率快上千倍，超短太赫兹脉冲可以实现新一代的电信连接，被认为是最有潜力的6G技术之一。

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