1. 外腔用半導體激光器的概念

早期普通FP腔結構的半導體激光管 腔長一般在800μm—1500μm, 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幾十以內。由于 諧振腔的精細度不夠高,而自由光譜范圍又很寬,造成普通FP腔半導體激光器的線寬比較寬,甚至會出現多模運轉,所以通常不能直接用在原子分子精密光譜，光頻標，冷原子操控，原子干涉儀等研究領域。后續出現了DFB/DBR等激光器，因為內置光柵的原因，線寬得到了一定的壓窄，可以達到2MHz甚至更小，基本可以應用到上述領域中。但隨著對研究精度的提高，MHz級別的線寬已經不能滿足更高要求的實驗需求了，于是通過在激光管外再增加一些光反饋元件,使得激光管的后反射面和光反饋元件之間形成一個外腔,這樣的激光器稱為外腔半導體激光器(ECDL)。由于外腔對激光器的模式選擇作用,可以大幅度壓窄半導體激光器的線寬到KHz級別,同時通過外腔光學元件的調諧作用,使得激光波長可以精確調諧。由于外腔半導體激光器具有易于調諧、譜線寬度窄、維護簡單等特點,成為精密光譜研究中一個重要的工具。當然外腔用半導體激光器也有結構穩定性和緊湊度不如DFB激光器的情況，但更窄的線寬以及更高的功率依然是它的所在。

兩種典型的外腔半導體激光管結構（Littrow結構和Littman結構）

                             注：以上測試數據結果來自世界近紅外半導體激光管廠商Eagleyard Photonics

2. 外腔用半導體激光管的線寬壓窄原理

設入射光的波長為λ0 ，為了使1級光形成外腔反射，必須滿足以下方程組：

從激光管出來的光譜范圍較大，波長成分較多，但只有滿足個方程的波長成分才會發生一級閃耀反射回去，同時腔長必須滿足第二個方程，反射回去的光才能形成諧振放大。零級出射光里的波長成分主要是一級反射光的波長，其它波長成分因為沒有放大過程會大幅衰減，表現出來的光譜特性就是極窄的線寬。

3. 主要應用

外腔用半導體激光器因為它極窄的線寬和較高的光功率，在冷原子，原子分子精密光譜研究領域具有廣泛的用途，目前主要應用在原子冷卻，光頻標，原子干涉儀，激光陀螺，高精度原子鐘和光鐘。

Eagleyard Photonics 致力于為客戶提供高性能的近紅外半導體激光器件。Eaglyard可以提供發射波長在650nm和1120nm之間的高精度、高功率的GaAs材料半導體激光管，這些產品均通過了航天級別可靠性驗證，被廣泛的應用于科研，儀器儀表，航空航天等應用。

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