SAM半導體可飽和吸收鏡的整個(gè)結構內部的光電場(chǎng)的分布可以為可飽和吸收體插入位置的選擇提供參考依據,理論上可飽和吸收體應當位于入射光電場(chǎng)的振蕩波峰位置,以有效的實(shí)現可飽和吸收。但是因為量子阱較多,因而只能保證一個(gè)在電場(chǎng)的峰值。
SAM半導體可飽和吸收鏡的微觀(guān)特性:
1、能帶間隙即禁帶寬度。它決定半導體可飽和吸收體的吸收波長(cháng),吸收系數一般在104/cm左右。以III-V族化合物半導體為例,吸收帶一般在可見(jiàn)光和近紅外波段。為了適應各種吸收波長(cháng)的需要,常常要用三元化合物半導體,如砷化鎵鋁(AlGaAs),砷化銦鎵(InGaAs),砷化銦鋁(InAlAs)等。
2、晶格常數。半導體可飽和吸收體一般是用外延法生長(cháng)在半導體襯底上的,襯底的晶格常數與要生長(cháng)的半導體化合物的晶格常數原則上應該相同,若不一致,則會(huì )在生長(cháng)層上造成一定應變(strain),可分為壓縮型和擴張型。無(wú)論那種類(lèi)型的應變都會(huì )影響禁帶寬度,因而禁帶寬度的改變不是任意的,要受襯底晶格常數的制約。
3、量子阱。當吸收體薄到一定程度,并被夾在高禁帶寬度的材料中間,就變成了所謂量子阱。在設計半導體可飽和吸收體時(shí),根據吸收能量的大小,可以采用體吸收,也可以采用量子阱結構。對于利用克爾效應鎖模的激光器,僅僅需要百之零點(diǎn)幾至百分之幾的吸收,所以可飽和吸收體的厚度只需要幾個(gè)nm。
4、時(shí)間特性。半導體可飽和吸收體之所以可以啟動(dòng)鎖模,是因為它的高速時(shí)間特性。一般來(lái)說(shuō)半導體的吸收有兩個(gè)特征弛豫時(shí)間,一是帶內子帶之間的熱化(intrabandthermalization),二是帶間躍遷(interbandtransition)。帶內熱化是被激發(fā)到導帶的電子向子帶躍遷的物理過(guò)程,這個(gè)時(shí)間很短,在100-200fs左右,而帶間躍遷時(shí)間是電子從導帶向價(jià)帶的躍遷,相對較長(cháng),從幾ps到幾百ps。