半导体可饱和吸收镜(SESAM)是锁模产生超短脉冲特别是皮秒脉冲的核心器件，这是一种由镜面结构和可饱和吸收器相结合的非线性光吸收结构，通过对其进行设计可以抑制相对较弱的脉冲，且可以以缩短脉冲持续时间的方式对脉冲进行衰减。目前随着国内外微细加工工业的发展，对超短脉冲特别是皮秒脉冲激光器的需求日益增加，对SESAM的需求也同步增加。
然而由于现阶段光源材料（主要为InGaAs）固有的量子阱结构限制了其工作的波长范围，从而导致绝大部分的超短脉冲光源波长都集中在3 μm以下，这在很大程度上限制了其进一步的应用。为了解决这一问题，上海交通大学的研究人员设计了一个以InAs和GaSb为超晶格的SESAM，并利用带隙和势阱之间的强耦合改变了结构的可饱和吸收波长，使其工作波长扩展到了3~5 μm的范围。
图 新型SESAM的结构示意图及其能带图
利用设计的SESAM，研究人员实验发现Er:ZBLAN光纤激光器可以在3.5 μm波长处实现长期稳定的锁模操作，这不仅证明了该激光器可以“提供长期稳定的MIR超短脉冲”，还可以验证SESAM的可靠性。此外，由于这种SESAM是由量子阱产生的窄带脉冲，因此可以通过调整参数使其应用于3~5 μm光谱范围内的氟化物光纤激光器、晶体激光器甚至半导体激光器。
研究人员还表示：“设计的SESAM在激光水平上产生了众多具有里程碑意义的突破，彻底改变了超快锁模激光器的发展面貌。”未来可以将其应用于中红外光谱学以及医学诊断等众多领域。
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