定义
非单片二极管激光器，其中激光腔（谐振器）由外部光学元件完成。
外腔二极管激光器是基于激光二极管芯片的二极管激光器，该芯片集成到稍大的激光谐振器中，还包含其他光学元件。 二极管芯片通常具有一端的减反射涂层，激光谐振器配有例如准直透镜（或单独的快轴和慢轴光束准直器）和外部反射镜，如图1所示。
另一种类型的外腔激光器使用基于光纤而不是自由空间光学器件的谐振器。 然后，窄带光反馈可以来自光纤布拉格光栅。
可能的功能
外部激光谐振器引入了各种新功能和选项：
- 光学带通滤光片可用于确定发射波长并减小发射线宽。 例如，可以使用衍射光栅或体积布拉格光栅（VBG，也称为VHG =体积全息光栅）来获得固定波长窄线宽激光器。
- 通过包括一些可调光带通滤光片作为调谐元件，可以实现波长调谐。 大多数情况下，衍射光栅用于此目的。 （有关详细信息，请参阅下文。 另一种可能性是使用带宽稍大的波长选择器，并在其范围内调整发射波长，例如通过改变半导体激光管的驱动电流。
图1：具有外腔的二极管激光器的简单设置。半导体芯片一侧涂有防反射涂层，激光谐振器延伸到右侧的输出耦合镜。
- 与标准半导体激光管相比，较长的谐振器增加了腔内光的阻尼时间，从而允许更低的相位噪声和更小的发射线宽（在单频操作中）。 诸如衍射光栅之类的腔内滤光片可以进一步减小线宽。 外腔二极管激光器的典型线宽低于1 MHz。
- 外部谐振器还增加了锁模的重要功能（见下文）。
外腔二极管激光器可以通过非常紧凑的设置制造。 根据所需的其他光学元件，通常可以制造这种类型的微型激光器。
请注意，有些外腔半导体激光器不是二极管激光器：光学泵浦垂直外腔表面发射激光器（VECSEL），不包含p-n结。
可调谐外腔二极管激光器
可调外腔二极管激光器（→可调激光器）通常使用衍射光栅作为外部谐振器中的波长选择元件。 它们也被称为光栅稳定二极管激光器。
常见的Littrow配置（见图2a）包含一个准直透镜和一个衍射光栅作为端镜。 一阶衍射光束向激光二极管芯片提供光反馈，激光二极管芯片的右侧有抗反射涂层。 发射波长可以通过旋转衍射光栅来调节。 缺点是这也改变了输出光束的方向，这对于许多应用来说是不方便的。 （也可以使用二极管芯片和透镜旋转组件。
图2：Littrow和Littman-Metcalf配置中的可调外腔二极管激光器。
在Littman-Metcalf配置（[3]，图2b）中，光栅方向是固定的，并且使用额外的镜子将一阶光束反射回半导体激光管。 波长可以通过旋转该镜子来调整。 这种配置提供了输出光束的固定方向，并且由于波长选择性更强，因此也往往表现出较小的线宽。 （波长相关的衍射发生两次，而不是每次谐振器往返一次。 缺点是调谐镜反射的光束的零阶反射丢失，因此输出功率低于Littrow激光器的输出功率。
可调谐激光器的竞争类型是DBR激光二极管和小型光纤激光器。
锁模外腔二极管激光器
在锁模（→锁模二极管激光器）的背景下，外腔二极管激光器具有各种有趣的特性：
- 其他光学元件，例如用于被动模式锁定的可饱和吸收体或光学滤光片，可以插入激光谐振器中。
- 较长的激光谐振器允许较低的脉冲重复率（尽管通常仍高于1 GHz），并且还可以通过改变谐振器长度来调整重复率。
- 即使对于数十千兆赫兹的高重复率，外腔激光器，然后与谐波模式锁定一起操作，也可能很有趣，因为它们表现出较低的激光噪声，例如以定时抖动的形式。
有关锁模二极管激光器的文章，请参见更多详细信息。
锁模外腔二极管激光器有时会与锁模光纤激光器竞争。 它们没有达到高输出功率的潜力，但更紧凑，制造成本低得多。
应用
锁模ECDL主要用于光通信的数据发射器。 可调谐器件在痕量气体的激光吸收光谱等领域都有应用。
参考文献
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