被动锁模技术由于便于组装，操作╲简单等优点，已被人们广泛的应用于各类激光腔中来产生超短脉冲串。
被动锁模器件：可饱和吸收镜（SAM），可被安装在宽谱∑ 激光腔中进行模式锁定。通过可饱和吸收体的损耗机制，连续激光器中杂乱的多脉冲可以被调制成有规律的超短脉冲串。
可饱和吸收体在强光下被漂白，可以使大部分腔内能量通过可饱和吸收体到◇达反射镜，并再次反射回激光腔中；在弱光下，表现为吸收未饱和的特性，吸收掉所有入射光，有效的把这部分↑弱光从激光腔中去除掉，表现了调Q锁模的抑制ω 作用。而且由于吸收掉了脉冲前沿部分，脉冲宽度在反射过程中会逐渐变窄。
一块SAM包含一个布拉格反射镜（Bragg-mirror）生长在基底上（如GaAs晶圆），然后可饱和吸收层做在布】拉格反射镜上。尽管半导体可☆饱和吸收镜已经被广泛的用于各种激∩光腔中进行模式锁定，但是SAM的应用还是要根据具体情况被精确地设计，如不同的激光器具有不同损耗，增益谱，腔内功率等等，可饱和吸收体的参数都需要跟这些参数相匹配。
对于一块SAM，其最重要○的参数如下：
l 吸收率: A
l 调制深度： △R
l 饱和通量： Fsat
l 反射带宽以及吸收带宽
SAM属于非线○性光学元件。所ζ以其对光的吸收率A1和光能量F相关。如果脉冲宽度τp比吸收材料中载流子的弛豫时▆间τ短
小信号的吸收率A0正比于吸收层中电磁波电场强度的Ψ 平方。所以SAM的饱〖和吸收可以通过设计得到调节。典型的饱和吸收通量值Fsat=50uJ/cm2
饱和吸收镜（SAM）的反射比R取【决于材料的吸收率A即R=1-A。调制深度△R小于小信号吸收率A0，这是由于非饱和损耗所造成的 Ans：△R=A0-Ans。引起非饱和损耗的主要原因有晶体缺陷，这些缺陷可以√保证超快的载流子恢复速度。调制深度会随着载流子弛豫时间τ的增加√而增加。
调制深度△R典型值
l 快速饱和 τ~500 fs：△R~0.5 A0；Ans~0.5 A0
l 慢速饱和 τ~ 30 ps：△R~0.8 A0；Ans~0.2 A0
饱和吸收层包括一块直接带隙略低♀于光子能量的半◥导体材料。光照被吸收时，薄膜内产生电子-空穴对。载▲流子的弛豫时间会比脉冲宽度略长一些。这种情况下，脉冲后沿是不被吸收的，然而经过两相邻脉冲之间的一个周期时间后，饱※和吸收体又会恢复到非饱和状态对下一个脉冲进行同样的调制。
由于直接带隙半导体中的自发辐射载流子弛豫时间※大约为1ns，因此必须有预防措施来彻底的减小这个值。
这就需要给饱和吸收层中引入晶格缺陷使载流子进行不辐射弛豫，主要有以下ぷ技术：
l 低温分子↘束外延技术（LT-MBE）
l 正离子注入技术
两种技术的关键参数都是生长温度。通常情况下，SAM的弛豫时间τ一般在500 fs-10 ps之间。
饱和通量依赖于半导体的材料参数以及SAM的光学设计。为了预防SAM在强光下不被损伤且功能不会减退■，饱和通量一定要比较低才行。
为了得到一个小的饱和通量值，一般半导体【吸收层的厚度在10nm左右。这种情况下，垂直于SAM吸收层会发生电子能量和动量的量子化现象，这也会造成它的态密度比常规紧凑半导体低的结果。所以SAM中的饱和吸收Ψ 层可以看作是一个带隙比两边小的量子阱。如果SAM需要一个更大的吸①收光通量，那么可以通过增加量子阱的数量◥达到此目的，而非用一块厚度大的ㄨ单个吸收层。
SAM中布拉格」反射镜前面的电场强度是一个周期性的函数，拥有节点和腹点。吸收层量子阱的位置一般处于腹点处从而可以获得一个低的饱和通量值。布拉格反射镜和半导体-空气界面的菲涅尔反射一起构成了一个类似于法布里-珀罗的谐振器，其中包□ 含有量子阱。这两个反射层之间的半导体厚度决定了腔内会形成谐振或者反谐⌒振。由于腔内场♂的增强，谐振情况下SAM的饱和通量比反谐振时要低。
饱和吸收体将一部分入射光能量转化为热能。这部分热能在脉冲经过时快速将饱和吸收体内温度升高，然后热量经过基底传输到基底后〗面的散热器上。如GaAs基底，它具有非常良好的热导率，即使微不◎足道的热量也能很快散到空气里。
在脉冲激光》作用下，饱和吸收◎体的温度会随着激光重复频率的改变而周期性的变ω化。不断的热能从吸收体流到散热器∑ 上形成一个固定的吸收体温度上升¤量△Tstat。在脉冲激光照射下，可饱和吸收体的热传输方程包含有一个时间依赖的动态部分△Tdyn 和一个静态部分△Tstat。比较重要的参数有脉冲宽︾度tp和饱和吸收体中的载流子弛豫时间τ。温度上升量△T可表示如下：
根据海森堡不确定原理，共轭变量脉宽＠△T和光子□ 能量E=hv，脉冲的时间带宽积应该受不等△式△t?△v≥1/(2π)所限制。
l h=6.626?10-34 Js 是普朗克常量
l v 为脉冲平均频率
l △v 为脉冲带宽
精确地计算显示，高斯脉冲的最小时间带宽积为△t?△v=0.44(脉冲宽度s×脉冲带宽Hz≥0.44)。
双曲正割Sech2脉冲的时间带宽积々为△t?△v=0.32。
大多数人并不习惯用频率v而选择波长λ。根据关系c=λ?v，那么◆频率间隔△v与波长间隔的关系为△v=-c?△λ/λ2。C=2.988×108m/s，为真空中的光速。
SAM的反射带宽需要比脉冲激光的带宽宽。对于布拉格反射镜上的SAM，其反射带宽取决于布拉格薄膜堆中各层之间的折射率之比nH/nL。详情请参考布拉格反射镜……
传统的的半◤导体薄膜堆（AlAs/GaAs）中高反射区域的相对♂谱宽w=△λ/λ大约为0.1。因此中心波长为1000nm的AlAs/GaAs布拉格反射镜高反射区的带宽约为100nm。根据上面■的图表，这种情况可以得到的最小脉宽为20fs。对于更短的脉冲需要其他反射镜，例如介¤质膜或金属的反射镜。
理想的SAM对于脉冲光谱中的所有波长都〓有同样的饱◣和吸收常量。然而由于半导体材料对高于其带隙波长的电磁波的吸☆收是波长依赖的，因此随着波长变短，吸收会增强。在共振SAM中，这种吸收与波长的依赖关系会因为谐振腔内的驻波而改变，其在SAM的共振波长处一般会』产生最大吸收。
