在激光器中,锁模技术可产生超短脉冲,可以达到皮秒甚至飞秒级别;在锁模技术中,被动锁模是超短脉冲的重要实现方式,不需要引入外部信号,需要在激光腔中放置可引发光波自调制的器件,通常采用可饱和吸收体。可饱和吸收体(SA),是一种会根据通过光线的不同强度产生不同表现的材料,其对微光的吸收系数会随着通过光线强度的增大而减小,当达到饱和值时对激光呈现透明。
可饱和吸收体通常被制成半导体可饱和吸收镜,再应用在被动锁模激光器中。在半导体可饱和吸收镜中,可饱和吸收体位于底层半导体反射镜与上层反射镜之间,在半导体反射镜上利用外延技术生长得到,可制成不同厚度以控制饱和通量与调制深度等参数。在被动锁模技术中,低强度光吸收能力强、高强度光透过率高的可饱和吸收体最为理想。
根据新思界产业研究中心发布的
《2021-2025年可饱和吸收体(SA)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,可饱和吸收体可用于光纤激光器、脉冲激光器等激光器制造中,以其为原材料制造而成的被动锁模激光器,在实现超短脉冲输出时稳定性更优,被广泛应用在光通信、激光加工、医疗美容、激光雷达、科研等领域。2020年,我国激光器市场规模在110亿美元左右,在全球市场中份额占比最大,达到65%以上,超短脉冲激光器加工性能更优,由此可见,我国可饱和吸收体市场空间大。
可饱和吸收体主要性能参数有波长范围、吸收带宽、动态响应速度、可饱和强度阈值等。可饱和吸收体主要包括可饱和吸收染料、可保和吸收晶体、半导体三大类产品,前一类产品已经被淘汰,后两类产品是市场主流。现阶段,市场中常见的可饱和吸收体有掺铬钇铝石榴石、掺钴钇铝石榴石、砷化镓类、石墨烯类等。新思界
行业分析人士表示,可饱和吸收体是被动锁模激光器的核心组成部分,其研发及生产对激光产业影响大,我国在此领域的研究不断深入。
2018年,中科院上硅所团队采用固相反应和真空烧结技术成功制备了高质量的Cr4+:YAG陶瓷包边Yb:YAG晶体/陶瓷;2019年,中科院物理所团队与北京邮电大学等合作,制得兼具强非线性、超快恢复时间和高损伤阈值的SA,并成功应用于光纤锁模激光器;2020年,山东理工大学物理与光电工程学院团队研究发现基于碲烯二维材料制作可饱和吸收体搭建光纤激光器,产生的脉冲具有更大的能量。未来,我国可饱和吸收体制备技术还将不断进步。