CN116316033B - 半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学器件技术领域，具体提供了一种半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器，其中，半导体可饱和吸收镜包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜、可饱和吸收体结构、盖层以及金属光栅。应用本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中半导体可饱和吸收镜的调制深度差、光吸收能力低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件领域，具体而言，涉及一种半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器。
背景技术
常见的光学可饱和吸收体包括有机染料、彩色滤波片、掺杂离子晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)以及新兴的碳纳米管、石墨烯（graphene）和过渡金属硫化物等二维材料等。其中，SESAM是光学领域中的重要元件，是被动锁模产生超短脉冲的核心器件，用于控制光强度和脉冲形状。在近年来，随着光通信、激光加工、生物医学等领域对光脉冲控制技术的需求不断增加，半导体可饱和吸收镜的研究和应用也取得了长足的进展。
基于国内外的研究，半导体SESAM的非线性特性包括调制深度、饱和光通量等参数。这些参数是影响超快被动锁模激光器的主要因素，较大的调制深度有利于超短激光脉冲的产生，而较小的饱和光通量可以实现高功率、高重频的被动锁模激光器，因此，增大SESAM的光吸收能力、调制深度至关重要。
国外对SESAM研究，尤其是SESAM的设计理论和制造工艺的相关研究已经比较成熟，其研制的SESAM锁模激光器已经发展了很高的水平。然而，进口的SESAM仍普遍存在光吸收能力不足，调至深度不高等缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种半导体可饱和吸收镜、其制备方法以及激光器，以解决现有技术中半导体可饱和吸收镜的调制深度差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体可饱和吸收镜，包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜、可饱和吸收体结构、盖层以及金属光栅。
在一个实施方式中，金属光栅的周期P满足以下公式:以及，式中，为自由空间波矢量，表示为，
为波长，为入射光角度，为金属介电常数， 为介质折射率，m为整数，表示衍射级次。
在一个实施方式中，半导体可饱和吸收镜还包括层叠设置波导层以及下包层，波
导层位于盖层与下包层之间，下包层位于波导层与可饱和吸收体结构之间，盖层作为上包
层，金属光栅的周期P还满足以下公式: ； ；其中，为传播常
数，k0为自由空间波矢量，d为波导层的厚度，m为整数，P为金属光栅的周期，为入射光角
度，λ为波长，为波导层的介电常数，为下包层的介电常数，为上包层的介电常数。
在一个实施方式中，金属光栅为金光栅。
在一个实施方式中，金属光栅的厚度在30-60nm之间；和/或，金属光栅的占空比在0.5-0.9之间。
在一个实施方式中，半导体可饱和吸收镜还包括：半导体衬底和/或缓冲层，半导体衬底位于分布式布拉格反射镜的远离可饱和吸收体结构的一侧，缓冲层位于分布式布拉格反射镜与可饱和吸收体结构之间。
根据本发明的另一方面，提供了一种激光器，包括：半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜为上述的半导体可饱和吸收镜。
根据本发明的又一方面，提供了一种半导体可饱和吸收镜的制备方法，包括：步骤S10：取一半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜为第一半导体可饱和吸收镜或者第二半导体可饱和吸收镜中的任一个，第一半导体可饱和吸收镜包括层叠设置的分布式布拉格反射镜、可饱和吸收体结构以及盖层，第二半导体可饱和吸收镜包括层叠设置分布式布拉格反射镜和可饱和吸收体结构；其中，在半导体可饱和吸收镜为第一半导体可饱和吸收镜的情况下，半导体可饱和吸收镜的制备方法还包括：步骤S40：在盖层的远离可饱和吸收体结构的一侧生长金属膜；步骤S50：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅；在半导体可饱和吸收镜为第二半导体可饱和吸收镜的情况下，半导体可饱和吸收镜的制备方法还包括：步骤S40’：在可饱和吸收体结构的远离分布式布拉格反射镜的一侧生长盖层；步骤S50’：在盖层的远离可饱和吸收体结构的表面上生长金属膜；步骤S60’：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅。
在一个实施方式中，金属光栅的周期P满足以下公式:以及，式中，为自由空间波矢量，表示为，
为波长，为入射光角度，为金属介电常数， 为介质折射率，m为整数，表示衍射级次。
在一个实施方式中，在半导体可饱和吸收镜为第一半导体可饱和吸收镜的情况
下，盖层作为下包层，在步骤S10与步骤S40之间，制备方法还包括：步骤S20：在盖层的远离
可饱和吸收体结构的表面上生长波导层；步骤S30：在波导层的远离盖层的表面上生长上包
层，上包层作为新的盖层；步骤S40包括：在上包层的远离波导层的表面上生长金属膜；步骤
S50包括：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅，金属光栅的周期P还满足以下公式： ； ；其中，β为传播常
数，k0为自由空间波矢量，d为波导层的厚度，m为整数，P为金属光栅的周期，为入射光角
度，λ为波长，为波导层的介电常数，为下包层的介电常数，为上包层的介电常数。
在一个实施方式中，在半导体可饱和吸收镜为第二半导体可饱和吸收镜的情况
下，在步骤S10与步骤S40’之间，制备方法还包括：步骤S20’：在可饱和吸收体结构的远离分
布式布拉格反射镜的表面上生长下包层；步骤S30’：在下包层的远离可饱和吸收体结构的
表面上生长波导层；步骤S40’包括：在波导层的远离下包层的表面上生长盖层，盖层作为上
包层；步骤S60’包括：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅，金属光栅的周期P还满足
以下公式： ； ；其中，β为传播常
数，k0为自由空间波矢量，d为波导层的厚度，m为整数，P为金属光栅的周期，为入射光角
度，λ为波长，为波导层的介电常数，为下包层的介电常数，为上包层的介电常数。
应用本发明的技术方案，半导体可饱和吸收镜的盖层的远离可饱和吸收体结构的表面上设置金属光栅，入射光光子与金属表面的自由电子相互耦合产生电磁共振，入射光能量转换照射到金属上后变成自由电子振荡能，此时金属结构周围产生极强的电场局域，传播形式的表面等离激元能够实现强电场局域。由于光子吸收概率与金属内部局域电场平方成正比，因此在半导体可饱和吸收镜上设置金属光栅可以实现对入射光耦合增加，从而实现提高对特定波长的光吸收的能力，进而实现更低的饱和通量和更高的调制深度，非线性响应有明显改善。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的半导体可饱和吸收镜的实施例一的结构示意图；
图2为本发明的半导体可饱和吸收镜的实施例二的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、半导体衬底；20、分布式布拉格反射镜；30、缓冲层；40、可饱和吸收体结构；50、下包层；60、波导层；70、盖层；80、金属光栅。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，实施例一的半导体可饱和吸收镜包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜20、可饱和吸收体结构40、盖层70以及金属光栅80。
应用实施例一的技术方案，在半导体可饱和吸收镜的盖层70的远离可饱和吸收体结构40的表面上设置金属光栅，入射光光子与金属表面的自由电子相互耦合产生电磁共振，入射光能量转换照射到金属上后变成自由电子振荡能，此时金属结构周围产生极强的电场局域，传播形式的表面等离激元能够实现强电场局域。由于光子吸收概率与金属内部局域电场平方成正比，因此在半导体可饱和吸收镜上设置金属光栅80可以实现对入射光耦合增加，从而实现提高对特定波长的光吸收的能力，进而实现更低的饱和通量和更高的调制深度，非线性响应有明显改善。
进一步地，使用微纳结构光栅进行耦合时，可以通过人为设计光栅的参数（如周
期、占空比、高度等）进行波矢匹配，通过改变光栅的一些结构参数可以实现控制光的吸收、
散射的效果，因此考虑通过设计合理的微纳结构，进而激发表面等离激元，实现局域电场增
强，从而达到更好的光吸收效果。为了进行波矢匹配激发表面等离激元，在原有SESAM等可
饱和吸收体得基础上制作微纳光栅结构。具体地，在实施例一中，金属光栅80的周期P满足
以下公式:以及，式中，为自由空间波矢量，表示为，为波长，为入射光角度，为金属介电常数， 为介质折射率，m为整数，表示衍
射级次，为激发表面等离激元需满足动量匹配方程。下面具体介
绍一个光栅周期设计的实例：
在1550nm波长光照下，光垂直照向透明的二氧化硅玻璃样品结构，将，=
1550nm，=1.44代入动量匹配方程可得，通常满足，化简计算得：
；
因此将光栅周期设计为1100nm附近可以实现该条件下的表面等离激元增强。
进一步地，在实施例一中，金属光栅的高度在30-60nm之间。通过模拟可得，当金光栅高度为40nm时，共振深度（耦合程度）大，能够得到较强的局域场增强效果。可通过模拟观察局域场增强效果进而确定金属光栅最佳高度，高度过小，倏逝波会透过金属层进入介质层；高度过大，衍射光衰减大无法穿透金属光栅，场强截止于光栅层，不向波导层传输。对于介质光栅而言，通过改变光栅层和波导层的厚度，可以调节一阶衍射和二阶衍射导模共振的位置，使之在不同的频率达到光吸收增强的效果。
进一步地，在实施例一中，金属光栅的占空比在0.5-0.9之间。通过FDTD软件模拟可以明显看出不同占空比情况下的电场增强效果。例如当占空比小于0.8时，SPR共振深度增大，即入射光波与表面等离子波耦合程度增强，0.8时达到最大值。
进一步地，对于金属光栅，金属纳米粒子在费米能级附近的自由电子可以在外场的作用下发生集体振荡行为，产生表面局域的等离激元。常用的用于产生等离激元的金属材料有Au、Ag、Al等金属，他们具有较大的有效缝宽度和较小的吸收，有极高的透射峰值，但是Ag、Al的化学稳定性差，而且容易在表面形成金属氧化物，对比来看，金的性质比较稳定，消光系数高（至少比其他材料的消光系数高一到两个数量级）、载流子弛豫时间短（位于亚皮秒尺度），因此在实施例一中，金属光栅80为金光栅，上述结构使得金属光栅产生表面等离激元会有更好的效果。
如图1所示，在实施例一中，半导体可饱和吸收镜还包括：半导体衬底10和缓冲层30，半导体衬底10位于分布式布拉格反射镜20的远离可饱和吸收体结构40的一侧，缓冲层30位于分布式布拉格反射镜20与可饱和吸收体结构40之间。当然，在图中未示出的其他实施例中，半导体可饱和吸收镜可以包括半导体衬底10和缓冲层30中的一个。
在实施例一中，波导层60的材料包括：硅、氮化硅、磷化铟、砷化镓中的一种。下包层50的材料包括：氧化硅、硅氧氮、蓝宝石中的一种。盖层70的材料包括：二氧化硅、氟化镁、氧化铝中的一种。
需要说明的是，现有技术中的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，常用的DBR（distributed Bragg reflection）又叫分布式布拉格反射镜，是由两种不同折射率的材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。它是一种可以实现高效的光波反射的光学元件，可以实现一定频率范围内的近全反射，从而限制光波的传播方向。其上生长一层半导体可饱和吸收体（SA）薄膜，根据吸收层材料的不同，SESAM可分为量子点SESAM和量子阱SESAM。量子阱是一种薄层结构，可以在一维方向上，也就是垂直于薄层表面的方向上限制粒子(通常为电子或者空穴)，而在其它方向上粒子的运动不受限制。也可以用量子点材料作为吸收层，量子点（quantum dot）是在把激子在三个空间方向上束缚住的半导体，它是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化。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。
由于半导体可饱和吸收镜的应用场景非常广泛，需求多样，在现有技术的基础上，发明人提出使半导体可饱和吸收镜除可实现对光的调制功能外还可以进行光选择的方案，以满足实际应用需求。具体地，如图2所示，实施例二的半导体可饱和吸收镜与实施例一的区别仅在于，实施例二的半导体可饱和吸收镜还包括层叠设置波导层60以及下包层50，波导层60位于盖层70与下包层50之间，下包层50位于波导层60与可饱和吸收体结构40之间，盖层70作为上包层，金属光栅80的周期P还满足以下公式:
；
；
其中，为传播常数，k0为自由空间波矢量，d为波导层60的厚度，m为整数，P为金属
光栅80的周期，为入射光角度，λ为波长，为波导层60的介电常数，为下包层50的介电
常数，为上包层的介电常数，为滤波公式。
在实施例一中的实例的基础上，具体介绍一下实施例二的半导体可饱和吸收镜是
如何同时实现的光的调制和吸收的。具体地，令P=1100nm，，可算得和，再代
入滤波公式，设波导层60为氮化硅，下包层和盖层均为二氧化硅，即==2，带入可
得波导层厚度d约为60nm，这个公式即可以实现滤波，实现1550nm的光选择。此外，更重要的
是，因为过去特定的波段的光多了，因此对这个波段的光的吸收会更多，因此上述结构除了
能够实现滤波效果外，还能对本身光吸收的效果进行进一步的改善。
本申请还提供了一种激光器，根据本申请的激光器的实施例包括：半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜为上述的半导体可饱和吸收镜。由于上述半导体可饱和吸收镜具有更低的饱和通量和更高的调制深度，因此具有其的激光器也具有上述优点。
本申请还提供了一种半导体可饱和吸收镜的制备方法，根据本申请的半导体可饱和吸收镜的制备方法的实施例包括：步骤S10：取一半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜包括层叠设置的分布式布拉格反射镜、可饱和吸收体结构以及盖层；步骤S40：在盖层的远离可饱和吸收体结构的一侧生长金属膜；步骤S50：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅。
应用实施例一的技术方案，在原有的半导体可饱和吸收镜的盖层上制作金属光栅，能够实现对入射光耦合增加，从而实现提高对特定波长的光吸收的能力，进而实现更低的饱和通量和更高的调制深度，非线性响应有明显改善。因此，实施例一的技术方案能够有效改善已有产品的性能。
通过人为设计光栅的参数（如周期、占空比、高度等）进行波矢匹配，通过改变光栅
的一些结构参数可以实现控制光的吸收、散射的效果，因此考虑通过设计合理的微纳结构，
进而激发表面等离激元，实现局域电场增强，从而达到更好的光吸收效果。具体地，在实施
例一中，金属光栅的周期P满足以下公式:以及，式
中，为自由空间波矢量，表示为，为波长，为入射光角度，为金属介电常数，
为介质折射率，m为整数，表示衍射级次。金属光栅的高度在30-60nm之间。金属光栅的占空
比在0.5-0.9之间。
实施例二的半导体可饱和吸收镜的制备方法与实施例一的半导体可饱和吸收镜
的制备方法的区别在于通过半导体可饱和吸收镜的制备方法制备出的半导体可饱和吸收
镜不但具有滤波功能还有更低的饱和通量和更高的调制深度。具体地，在实施例二中，盖层
作为下包层，在步骤S10与步骤S40之间，制备方法还包括：步骤S20：在盖层的远离可饱和吸
收体结构的表面上生长波导层；步骤S30：在波导层的远离盖层的表面上生长上包层，上包
层作为新的盖层；步骤S40包括：在上包层的远离波导层的表面上生长金属膜；步骤S50包
括：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅，金属光栅的周期P还满足以下公式： ； ；其中，β为传播常
数，k0为自由空间波矢量，d为波导层的厚度，m为整数，P为金属光栅的周期，为入射光角
度，λ为波长，为波导层的介电常数，为下包层的介电常数，为上包层的介电常数。
应用实施例二的技术方案，原有的SESAM的盖层直接作为下包层，直接在下包层上在叠设波导层、上包层，上包层形成新的盖层，金属光栅设在新的盖层上。一方面，通过上述方法所改善的SESAM除了调制功能更好外还可以进行光选择；另一方面，原有的SESAM中的一层可以替代下包层，从而使得半导体可饱和吸收镜的制备步骤得以简化，从而提高生产效率。
实施例三的半导体可饱和吸收镜的制备方法与实施例一的半导体可饱和吸收镜的制备方法的区别仅在于取用的导体可饱和吸收镜的结构不同，因此对应的制备方法稍有不同。具体地，在实施例三中，半导体可饱和吸收镜的制备方法，包括：步骤S10：取一半导体可饱和吸收镜，半导体可饱和吸收镜包括层叠设置分布式布拉格反射镜和可饱和吸收体结构；步骤S40’：在可饱和吸收体结构的远离分布式布拉格反射镜的一侧生长盖层；步骤S50’：在盖层的远离可饱和吸收体结构的表面上生长金属膜；步骤S60’：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅。
应用实施例三的技术方案，在原有的半导体可饱和吸收镜上先后设置盖层以及金属光栅，能够实现对入射光耦合增加，从而实现提高对特定波长的光吸收的能力，进而实现更低的饱和通量和更高的调制深度，非线性响应有明显改善。因此，实施例三的技术方案能够有效改善已有产品的性能。
实施例四的半导体可饱和吸收镜的制备方法与实施例二的半导体可饱和吸收镜
的制备方法的区别仅在于取用的导体可饱和吸收镜的结构不同，因此对应的制备方法稍有
不同。具体地，在实施例四中，在步骤S10与步骤S40’之间，制备方法还包括：步骤S20’：在可
饱和吸收体结构的远离分布式布拉格反射镜的表面上生长下包层；步骤S30’：在下包层的
远离可饱和吸收体结构的表面上生长波导层；步骤S40’包括：在波导层的远离下包层的表
面上生长盖层，盖层作为上包层；步骤S60’包括：在金属膜上制备光栅结构以形成金属光
栅，金属光栅的周期P还满足以下公式： ； ；其中，β为传播常数，k0
为自由空间波矢量，d为波导层的厚度，m为整数，P为金属光栅的周期，为入射光角度，λ为
波长，为波导层的介电常数，为下包层的介电常数，为上包层的介电常数。
应用实施例四的技术方案，在原有的SESAM上叠设下包层、波导层、上包层以及金属光栅。一方面，通过上述方法所改善的SESAM除了调制功能更好外还可以进行光选择；另一方面，上包层除了与下包层、波导层配合实现滤波效果外，还作为新的盖层，以使制作金属光栅时保护SESAM结构，因此上述结构使得半导体可饱和吸收镜的制备步骤得以简化，从而提高生产效率。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、金属膜光栅产生的等离激元作用可以应用于可饱和吸收体，该局域电场可以增强光吸收，从而提高器件的光学效率。它不仅可以提高光学效率，还可以提高器件的非线性性能。非线性性能是指器件在激光输入下产生非线性光学效应的能力；
2、半导体可饱和吸收镜具有滤波的作用，满足了本领域对于半导体可饱和吸收镜的更多的需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1. 一种半导体可饱和吸收镜，其特征在于，包括：层叠设置的分布式布拉格反射镜（20）、可饱和吸收体结构（40）、盖层（70）以及金属光栅（80），所述金属光栅（80）的周期P满足以下公式:以及/>，/>为自由空间波矢量，表示为，/>为波长，/>为入射光角度，/>为金属介电常数， />为介质折射率，m为整数，表示衍射级次。
2.根据权利要求1所述的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜还包括层叠设置波导层（60）以及下包层（50），所述波导层（60）位于所述盖层（70）与所述下包层（50）之间，所述下包层（50）位于所述波导层（60）与所述可饱和吸收体结构（40）之间，所述盖层（70）作为上包层，所述金属光栅（80）的周期P还满足以下公式:
；
；
；
其中，为传播常数，k0为自由空间波矢量，d为所述波导层（60）的厚度，m为整数，P为所述金属光栅（80）的周期，/>为入射光角度，λ为波长，/>为所述波导层（60）的介电常数，/>为所述下包层（50）的介电常数，/>为所述上包层的介电常数。
3.根据权利要求1所述的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述金属光栅（80）为金光栅。
4.根据权利要求1所述的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述金属光栅（80）的厚度在30-60nm之间；和/或，所述金属光栅（80）的占空比在0.5-0.9之间。
5.根据权利要求1所述的半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜还包括：半导体衬底（10）和/或缓冲层（30），所述半导体衬底（10）位于所述分布式布拉格反射镜（20）的远离所述可饱和吸收体结构（40）的一侧，所述缓冲层（30）位于分布式布拉格反射镜（20）与所述可饱和吸收体结构（40）之间。
6.一种激光器，包括：半导体可饱和吸收镜，其特征在于，所述半导体可饱和吸收镜为权利要求1至5中任一项所述的半导体可饱和吸收镜。
7.一种半导体可饱和吸收镜的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S10：取一半导体可饱和吸收镜，所述半导体可饱和吸收镜为第一半导体可饱和吸收镜或者第二半导体可饱和吸收镜中的任一个，所述第一半导体可饱和吸收镜包括层叠设置的分布式布拉格反射镜、可饱和吸收体结构以及盖层，所述第二半导体可饱和吸收镜包括层叠设置分布式布拉格反射镜和可饱和吸收体结构；其中，
在所述半导体可饱和吸收镜为第一半导体可饱和吸收镜的情况下，所述半导体可饱和吸收镜的制备方法还包括：
步骤S40：在所述盖层的远离所述可饱和吸收体结构的一侧生长金属膜；
步骤S50：在所述金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅；
在所述半导体可饱和吸收镜为第二半导体可饱和吸收镜的情况下，所述半导体可饱和吸收镜的制备方法还包括：
步骤S40’：在所述可饱和吸收体结构的远离所述分布式布拉格反射镜的一侧生长盖层；
步骤S50’：在所述盖层的远离所述可饱和吸收体结构的表面上生长金属膜；
步骤S60’：在所述金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅；
所述金属光栅的周期P满足以下公式:以及/>，式中，/>为自由空间波矢量，表示为/>，/>为波长，/>为入射光角度，/>为金属介电常数， />为介质折射率，m为整数，表示衍射级次。
8.根据权利要求7所述的半导体可饱和吸收镜的制备方法，其特征在于，在所述半导体可饱和吸收镜为所述第一半导体可饱和吸收镜的情况下，所述盖层作为下包层，在所述步骤S10与所述步骤S40之间，所述制备方法还包括：
步骤S20：在所述盖层的远离所述可饱和吸收体结构的表面上生长波导层；
步骤S30：在所述波导层的远离所述盖层的表面上生长上包层，所述上包层作为新的盖层；所述步骤S40包括：
在所述上包层的远离所述波导层的表面上生长所述金属膜；所述步骤S50包括：
在所述金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅，所述金属光栅的周期P还满足以下公式：
；
；
；
其中，β为传播常数，k0为自由空间波矢量，d为所述波导层的厚度，m为整数，P为所述金属光栅的周期，为入射光角度，λ为波长，/>为所述波导层的介电常数，/>为所述下包层的介电常数，/>为所述上包层的介电常数。
9.根据权利要求7所述的半导体可饱和吸收镜的制备方法，其特征在于，在所述半导体可饱和吸收镜为所述第二半导体可饱和吸收镜的情况下，在所述步骤S10与所述步骤S40’之间，所述制备方法还包括：
步骤S20’：在所述可饱和吸收体结构的远离所述分布式布拉格反射镜的表面上生长下包层；
步骤S30’：在所述下包层的远离所述可饱和吸收体结构的表面上生长波导层；所述步骤S40’包括：
在所述波导层的远离所述下包层的表面上生长所述盖层，所述盖层作为上包层；所述步骤S60’包括：
在所述金属膜上制备光栅结构以形成金属光栅，所述金属光栅的周期P还满足以下公式：
；
；
；
其中，β为传播常数，k0为自由空间波矢量，d为所述波导层的厚度，m为整数，P为所述金属光栅的周期，为入射光角度，λ为波长，/>为所述波导层的介电常数，/>为所述下包层的介电常数，/>为所述上包层的介电常数。
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