TOPTICA連續(xù)可調諧半導體激光器是怎樣實現(xiàn)可調諧的,？
激光二極管
不同型號的TOPTICA激光器覆蓋的波長和功率情況
將激光二極管轉變?yōu)榭烧{諧二極管激光器
自1995年以來,，TOPTICA 將激光二極管轉換成可調諧二極管激光器，意味著gao端激光工具——通過集成額外的模式選擇元件,，以及添加yi流的驅動器和光學期間,。第一個商用可調諧二極管激光器是 TOPTICAs DL 100。多年來,，它取得了極大的成功,，最終被大大改進的DL pro和CTL所取代。
激光二極管是各種消費產品中成熟的子組件,，如激光指示器,、條形碼掃描儀或 CD/DVD/藍光驅動器。他們的成功源于它們緊湊、操作方便,、高轉換效率和高性價比,。然而，裸激光二極管的發(fā)射光譜很寬,，激光波長沒有明確定義,。
通常，半導體激光管的兩個端面形成諧振腔并確定（縱向）激光模式,。半導體的寬增益曲線同時支持多種模式,，每種模式具有不同的頻率。即使是具有單一縱模的二極管,，在芯片溫度或驅動器電流的微小變化下也會表現(xiàn)出跳模,，輸出光譜不穩(wěn)定的光束。
模式選擇
通過將頻率選擇性反饋引入激光腔,，可實現(xiàn)好的半導體激光器特性,，例如窄發(fā)射線寬、大相干長度,、精確的波長選擇以及發(fā)射頻率的調諧或穩(wěn)定,。TOPTICA提供兩種可調諧單頻半導體激光器。兩者都利用光柵結構來選擇和控制發(fā)射頻率,。一種是光柵穩(wěn)定的外腔半導體激光器（ECDL）,。
它包含一個安裝在激光二極管前面的光學光柵作為諧振腔的第一面，而第二個諧振腔面為二極管的背面,，激光管和反饋元件構成“外部諧振腔",。
外腔半導體激光器原理圖
另一種方法是半導體本身內置光柵的激光二極管：分布式反饋 （DFB） 和分布式布拉格反射器 （DBR） 半導體激光管。
光柵濾波器,、半導體增益曲線,、內部半導體激光管模式以及（如果適用）外腔模式決定了激光模式。精確的溫度和電流控制以及組件的正確匹配是穩(wěn)定單模操作的必要條件,。
外腔二極管激光器中的模式選擇
DFB 半導體激光管原理圖 DBR 激光二極管原理圖
波長調諧
DFB 和 DBR 二極管可以通過調節(jié)半導體激光管電流和/或溫度來進行波長調諧,。它們可以調諧大約 1-2 nm，并且無任何跳模,。
為了改變ECDL的波長,，需要改變選模器件的光譜響應，例如通過改變光柵上的入射角,。在總增益最大的模式下運行,，這會導致激光跳到另一個縱向模式并以新的波長發(fā)射。
激光波長的微調是通過改變外腔的長度來實現(xiàn)的,，這將改變激光器單模運行所支持的當前縱模,。
無跳模調諧
TOPTICA DL Pro激光器 TOPTICA DL Pro激光器
較大的無跳模調諧范圍決定于多種因素的配合調諧,。例如，TOPTICA的DL pro激光器通過同時改變光柵角度,、外腔長度和半導體激光管電流以實現(xiàn)寬跳頻自由調諧,，實現(xiàn)最佳同步。DL pro 的無跳模調諧通常為 20-50 GHz,，具有堅固和準單體結構,，從而獲得穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
TOPTICA的連續(xù)可調諧半導體激光器（CTL）經過精心設計的特殊諧振器可實現(xiàn)幾十納米的寬無跳模調諧,，并添加主動反饋以保持調諧元件同步,，單模調諧范圍高達120nm,，并保持ji高分辨率,、低噪聲和窄線寬。
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