專利名稱：輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖激光器，特別是一種輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器， 利用粗芯多模雙包層光纖中不同模式的彎曲損耗特性，進行模式控制，實現(xiàn)輸出激 光光束質量的連續(xù)可調。
背景技術：
雙包層光纖激光器的特點和優(yōu)點在于其獨特的波導結構，可以實現(xiàn)近衍射極限 的單模激光輸出。但是單模條件的限制使得光纖的纖芯直徑依然很小。采用粗芯多 模光纖雖然解決了高功率下光纖端面可能的光損傷和非線性效應問題，但輸出激光 的光束質量下降，為了提高光束質量，人們采用各種方法來改善光束質量。但有關 輸出光束質量連續(xù)可變的光纖激光器，目前尚未見報道。人們根據(jù)Marcuse的彎曲損耗理論提出了一種基于光纖宏彎損耗的模式選擇技 術，將光纖緊密地纏繞在一定半徑的圓柱體上實現(xiàn)了多模雙包層光纖的單模激光振 蕩或放大輸出。但是在這種方法中，圓柱體的半徑是固定的，因而光纖盤繞彎曲的 半徑也是固定的，無法實現(xiàn)可變光束質量的激光輸出。若要改變輸出激光的光束質 量，必須將光纖重新纏繞在另一不同半徑的圓柱體上，費時費力，操作不便，并且 容易損壞光纖。發(fā)明內容為了克服上述現(xiàn)有光纖激光器激光光束質量不可連續(xù)改變的技術難題，本發(fā)明 提出了一種輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器，該光纖激光器不需要重新進 行光纖纏繞，就能夠實現(xiàn)輸出光束質量的方便調節(jié)。本發(fā)明的技術解決方案如下采用粗芯多模的雙包層光纖作為增益介質，利用纖芯中不同模式的彎曲損耗特 性不同來進行選模，通過改變光纖彎曲的程度來控制光束質量。采用的技術方案是 將粗芯雙包層光纖依靠其自身張力緊貼于金屬筒的內壁，通過外力擠壓金屬筒使之 橫截面變成橢圓，在橢圓的長軸兩端，曲率半徑比原來的圓柱面要小，達到光纖盤 繞半徑變小的目的。當需要不同輸出光束質量的激光時，通過改變圓筒橫截面的形 狀就可以方便快捷的實現(xiàn)。本發(fā)明的具體技術解決方案如下一種輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器，包括半導體激光泵浦源、光纖 光柵和有源粗芯雙包層光纖，所述的半導體激光泵浦源的尾纖與所述的光纖光柵熔 接，其特征在于還有金屬筒、調節(jié)器和準直透鏡，所述的有源粗芯雙包層光纖緊貼 于所述的金屬筒的內側盤繞，所述的有源粗芯雙包層光纖的輸入端與所述的光纖光 柵熔接，該有源粗芯雙包層光纖的輸出端接所述的準直透鏡，所述的調節(jié)器是由從 側面穿過所述的金屬筒直徑的螺栓和套在該螺栓另一端的調節(jié)螺母組成。所述的有源粗芯雙包層光纖的纖芯材料是摻雜稀土鐿離子或釹離子的石英或是 玻璃。所述的有源粗芯雙包層光纖纖芯的直徑大于18pm，光纖內包層的橫截面是矩 形，或D形，或其它多邊形。所述的半導體激光泵浦源是通過尾纖輸出的半導體激光器，其發(fā)射波長與所述 的有源粗芯雙包層光纖纖芯材料的吸收波長相匹配，所述的尾纖的直徑和數(shù)值孔徑 均不大于所述的有源粗芯雙包層光纖內包層的相應參數(shù)。所述的光纖光柵是雙包層結構的光纖光柵，是刻寫有與所述的有源粗芯雙包層 光纖的激射波長相一致的高反射率的光纖光柵，所述的光纖光柵纖芯和內包層的直 徑和數(shù)值孔徑與所述的有源粗芯雙包層光纖的直徑和數(shù)值孔徑一致。所述的金屬筒由具有良好的彈性和柔韌性的金屬片制成，該金屬筒的直徑小于10cm。所述的半導體激光泵浦源發(fā)出的泵浦光通過光纖光柵耦合入有源粗芯雙包層光 纖的內包層，實現(xiàn)纖芯中的粒子數(shù)反轉，產生的激光通過準直透鏡準直輸出。通過 調節(jié)器使圓筒的橫截面從圓變成橢圓，雙包層光纖的盤繞曲率半徑也隨之相應改變， 從而實現(xiàn)對輸出激光光束質量的調節(jié)。本發(fā)明的技術效果本發(fā)明的輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器通過改變金屬筒柱面的形狀 來改變雙包層光纖的彎曲半徑，從而實現(xiàn)了輸出光束質量的調節(jié)。與在先技術相比 較，不需要重新纏繞光纖，通過調節(jié)調節(jié)器的螺母即可實現(xiàn)光束質量的調節(jié)，本發(fā) 明具有結構簡單，調節(jié)方便的特點。


一種消除CuxO電阻存儲器形成電壓的方法技術領域本發(fā)明屬于微電子技術領域，具體涉及一種消除CuxO電阻存儲器形成電壓的方法。
背景技術：
存儲器在半導體市場中占有重要的地位，由于便攜式電子設備的不斷普及，不揮發(fā)存儲器在整個存儲器市場中的份額也越來越大，其中90%以上的份額被FLASH占據(jù)。但是 由于存儲電荷的要求，F(xiàn)LASH的浮柵不能隨技術代發(fā)展無限制減薄，有報道預測FLASH 技術的極限在32nm左右，這就迫使人們尋找性能更為優(yōu)越的下一代不揮發(fā)存儲器。最近 電阻轉換存儲器件(resistive switching memory)因為其高密度、低成本、可突破技術代 發(fā)展限制的特點引起高度關注，所使用的材料有相變材料[1]、慘雜的SrZr03[2]、鐵電材料 PbZrTi03[3]、鐵磁材料Pn.xCXMn03[4]、 二元金屬氧化物材料[5]、有機材料等。對于三元以 上的材料來說，組份的精確控制、與集成電路工藝的兼容性以及成本降低都是難點，相對 來說二元金屬氧化物(如Nb205, Al203,Ta205，TixO,NixO[5]， CuxO等就格外受關注。其中 CuxO材料與CMOS完美兼容，優(yōu)勢更加明顯。電阻存儲器是通過電信號的作用，使存儲介質在高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)之間可逆轉 換，從而達到存儲作用。用常規(guī)方法制備形成的氧化產物CiixO—般是CuO和Qi20的混 合物，表面通常覆蓋有一層CuO， CuO層下面是具有O濃度梯度的CuyO。 CuO對電阻轉 換特性沒有幫助，在對CuxO基的電阻存儲器第一次寫操作時，需要用比較大的形成電壓 把表層CuO薄膜擊穿，此時的大電流會對下面的富有轉變特性的CuyO存儲介質產生破壞 作用，導致器件性能下降。因此，在實際應用當中，不希望表層CuO的出現(xiàn)。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡便，成本低廉，可有效消除CuxO電阻存儲器形成 電壓的方法。本明提供一種消除CwO電阻存儲器形成電壓的方法，其步驟為在生長完CUxO(l〈X 《2)存儲介質后，在N2、 Ar、 forming gas或真空等缺氧氣氛中進行退火，退火溫度可控 制在100 600 'C之間。表層CuO會由于缺氧而被還原成Cu20，從而消除第一次編程時 的形成電壓，降低寫操作電流、電壓，保護表層CuO下面的具有電阻轉換特性的Q^O存 儲介質免受大電流破壞。的Si02等低k介質材料；102和103之間為刻蝕終止層202，為刻蝕形成通孔和溝槽所用， 可以為Si3N4、 SiON、 SiCN。包圍銅栓塞600和銅引線601的為擴撒阻擋層402，主要起防止銅擴散到層間絕緣層 102、 103中，同時也起導體的作用，可以是TaN、 Ta/TaN復合層或是Ti/TiN復合層，或 是其它起到同樣作用的導電材料，如TiSiN、 WNx、 WNxCy、 TiZr/TiZrN等。圖8b為根據(jù)本發(fā)明一種消除CuxO電阻存儲器形成電壓方法的實施例的剖面圖的一 部分。參考圖8b，所示為集成于雙大馬士革銅互連工藝中形成的CuxO電阻存儲器結構示意 圖，PMD層104形成MOS器件之上，它可以是摻磷的氧化硅PSG等介質材料，在PMD 層104中形成鉤栓塞903，鎢栓塞903連接第一層銅引線和MOS管源極或者漏極。PMD層104上形成第一層刻蝕終止層201，可以為Si3N4、 SiON、 SiCN;刻蝕終止層 上104上形成第一層層間介質層101，它可以為Si02或摻F或C的Si()2等低k介質材料。501和502為形成于第一層介質層104溝槽中的銅引線，501為其上表層不需要圖形 氧化形成CuxO存儲介質的銅引線，502為其上表層需要圖形氧化形成CuxO存儲介質的銅 引線，需要形成Q^O存儲介質的銅引線502形成CuxO存儲器的金屬下電極；銅引線和第 一層層間介質層101之間為防止銅擴散的擴散阻擋層401，可以是TaN、 Ta/TaN復合層或 是Ti/TiN復合層，或是其它起到同樣作用的導電材料，如TiSiN、 WNx、 WNxCy、 TiZr/TiZrN 等。第一層銅引線502上部為CiixO存儲介質層702，是通過圖形氧化銅引線，再經退火形 成形成，其中1 <x《2。第一層銅引線501、 502上為蓋帽層203, CuxO存儲介質層702上方是形成于蓋帽層 203的孔洞300以及形成于孔洞300之中的上電極800，蓋帽層203可以為Si3N4、 SiON等 介質材料，起銅的擴散阻擋作用和防止銅的電遷移等作用；CuxO電阻存儲器上電極800 通過刻蝕實現(xiàn)圖形化。上電極800之上為不需要氧化形成CuxO存儲介質的銅引線501之上為銅栓塞600，銅 栓塞600之上為形成于溝槽之中的第二層銅引線601在501之上的銅栓塞主要起連接第一 層銅引線和第二層銅引線601的作用，在800之上的銅栓塞主要起連接電阻存儲器和第二 層銅引線601的作用，形成于上電極800之上的通孔卯1的尺寸小于孔洞302的尺寸。102、 103分別為第二層間絕緣介質層和第三層層間絕緣層，可以為Si02或摻F或C 的Si02等低k介質材料；102和103之間為刻蝕終止層202，為刻蝕形成通孔和溝槽所用， 可以為Si3N4、 SiON、 SiCN。
權利要求
1、一種輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器，包括半導體激光泵浦源(1)、光纖光柵(2)和有源粗芯雙包層光纖(3)，所述的半導體激光泵浦源(1)的尾纖與所述的光纖光柵(2)熔接，其特征在于還有金屬筒(4)、調節(jié)器(5)和準直透鏡(6)，所述的有源粗芯雙包層光纖(3)緊貼于所述的金屬筒(4)的內側盤繞，所述的有源粗芯雙包層光纖(3)的輸入端與所述的光纖光柵(2)熔接，該有源粗芯雙包層光纖(3)的輸出端接所述的準直透鏡(6)，所述的調節(jié)器(5)是由從側面穿過所述的金屬筒(4)直徑的螺栓和套在該螺栓另一端的調節(jié)螺母組成。
全文摘要
一種輸出激光光束質量連續(xù)可調的光纖激光器，包括半導體激光泵浦源、光纖光柵和有源粗芯雙包層光纖，所述的半導體激光泵浦源的尾纖與所述的光纖光柵熔接，其特征在于還有金屬筒、調節(jié)器和準直透鏡，所述的有源粗芯雙包層光纖緊貼于所述的金屬筒的內側盤繞，所述的有源粗芯雙包層光纖的輸入端與所述的光纖光柵熔接，該有源粗芯雙包層光纖的輸出端接所述的準直透鏡，所述的調節(jié)器是由從側面穿過所述的金屬筒直徑的螺栓和套在該螺栓另一端的調節(jié)螺母組成。本發(fā)明可以獲得光束質量連續(xù)可調的輸出激光，具有結構簡單和操作方便的特點，便于推廣。
文檔編號H01S3/10GK101232146SQ20081003393
公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月27日 優(yōu)先權日2008年2月27日
發(fā)明者軍 周, 樓祺洪, 董景星, 薛宇豪, 魏運榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所