连续可调谐纳秒激光器通过多种技术实现波长在纳秒级脉冲下的连续调谐,主要方法包括光栅/棱镜调谐、电光调谐、热调谐、机械调谐以及非线性光学调谐,以下是具体介绍:
一、光栅或棱镜调谐
原理:在激光谐振腔中引入可调谐滤光片(如光栅或棱镜),通过旋转光栅或移动棱镜改变光路,选择特定波长的光进行放大输出。
应用:适用于固态激光器,如钛蓝宝石激光器。通过一对棱镜分散不同波长的光,利用可移动狭缝选择目标波长,实现连续调谐。
特点:调谐范围宽,但需精确控制光栅或棱镜的位置和角度。
二、电光调谐
原理:利用电光效应(如电光晶体在电场作用下折射率发生变化),通过改变电场强度来调节激光波长。
应用:常见于电光调制器(EOM)和电光调谐激光器。
特点:调谐速度快,但调谐范围相对有限。
三、热调谐
原理:通过改变激光器的工作温度来改变材料的折射率和腔长,从而实现波长调谐。
应用:适用于某些半导体激光器和光纤激光器。
特点:调谐范围较窄(通常几个纳米),但技术简单、成本低。
四、机械调谐
原理:通过改变激光器外部光学元件(如衍射光栅、反射镜)的位置或角度来实现波长调谐。
应用:常见于外腔二极管激光器和分布式布拉格反射器(DBR)激光器。
特点:调谐范围宽,但调谐速度较慢,且需要精确的机械控制。
五、非线性光学调谐
原理:利用非线性光学效应(如受激喇曼散射、光二倍频、光参量振荡)实现波长的变换和调谐。
应用:通过引入非线性光学晶体到激光腔外部或内部,产生新的波长或频率。
特点:可扩展激光增益带宽之外的光谱区域,实现极宽的调谐范围,但需要高强度激光泵浦源,且调谐方法复杂。