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1、外腔用半导体激光器基本原理及应用1. 外腔用半导体激光器的概念早期普通FP腔结构的半导体激光管腔长一般在800m1500m,后反射面的反 射率接近全反射, 出射端面的反射率一般在百分之几十以内。由于 谐振腔的精细度不够 高，而自由光谱范围又很宽，造成普通FP腔半导体激光器的线宽比较宽,甚至会出现多模 运转, 所以通常不能直接用在原子分子精密光谱，光频标，冷原子操控，原子干涉仪等 研究领域。后续出现了 DFB/DBR等激光器，因为内置光栅的原因，线宽得到了一定的压 窄，可以达到2MHz甚至更小，基本可以应用到上述领域中。但随着对研究精度的提高, MHz级别的线宽已经不能满足更高要求的实验需求了，
2、于是通过在激光管外再增加一些 光反馈元件，使得激光管的后反射面和光反馈元件之间形成一个外腔 ，这样的激光器称 为外腔半导体激光器（ECDL）。由于外腔对激光器的模式选择作用，可以大幅度压窄半导 体激光器的线宽到KHz级别，同时通过外腔光学元件的调谐作用，使得激光波长可以精确 调谐。由于外腔半导体激光器具有易于调谐、谱线宽度窄、维护简单等特点，成为精密 光谱研究中一个重要的工具。当然外腔用半导体激光器也有结构稳定性和紧凑度不如 DFB激光器的情况，但更窄的线宽以及更高的功率依然是它的最大优势所在。两种典型的外腔半导体激光管结构（Littrow结构和Littman结构）LCIrrai-htoial
3、l如aliiOutfiLTtAft EeuiGng-盒-E? 0 Esmn.-Eam7XeG ceomnoia“ih |nm|s 科FM M血“ACi |W*-pc 儕2. 外腔用半导体激光管的线宽压窄原理AR Coatingd:光栅常数 备激光入射角设入射光的波长为4，为了使1级光形成外腔反射，必须满足以下方程组:2 d sin 0 = X00l=q x2 0从激光管出来的光谱范围较大，波长成分较多，但只有满足第一个方程的波长成分才会发生一级闪耀反射回去，同时腔长必须满足第二个方程，反射回去的光才能形成谐振放 大。零级出射光里的波长成分主要是一级反射光的波长，其它波长成分因为没有放大过 程会大幅衰减，表现出来的光谱特性就是极窄的线宽。3. 主要应用 外腔用半导体激光器因为它极窄的线宽和较高的光功率，在冷原子，原子分子精密 光谱研究领域具有广泛的用途，目前主要应用在原子冷却，光频标，原子干涉仪，激光 陀螺，高精度原子钟和光钟。
