定义
操纵光学器件（如激光器或光学参数振荡器）的输出波长。
对于某些应用，要求激光束的波长（以及光学频率）可以在一定范围内调谐。关于可调谐激光器的文章讨论了具有可调输出波长的各种类型的激光器，而本文解释了几种波长调谐方法。
通过增益介质调谐
第一种方法是以改变最大增益的波长的方式影响激光增益介质，并且输出波长相应地发生变化（图1）。这种方法通常应用于在多种谐振器模式下工作的激光器，其中光谱的“重心”可以相当连续地调谐。该方法也可以应用于单频激光器，但通常会导致跳模而不是连续调谐。
图 1：通过移动激光增益光谱进行波长调谐。
激光二极管通常通过温度进行调谐，例如通过改变安装激光二极管的热电冷却器的驱动电流或激光二极管本身的驱动电流。通常，激光二极管调谐≈+0.3 nm/K，以这种方式实现的总调谐范围可能只有几纳米宽。谐振器模式频率也受到温度变化的影响，但它们的反应不如增益频谱强烈。在单频操作的情况下，如果采取适当的措施来适当地调谐谐振频率并抑制模式跳跃，则可以在更宽的范围内实现连续调谐。例如，在外腔二极管激光器的情况下，谐振器长度可以与驱动电流一起调谐（见下文）。
使用腔内滤波器调谐
图 2：通过谐振器损耗进行波长调谐。
第二种方法是将可调谐光学滤光片引入激光谐振器中，该滤光片在某个可调波长下具有明显的最小损耗（图2）。这使得可以影响最大净增益的波长，激光通常被迫工作。更准确地说，激光器通常在一种或几种谐振器模式下工作，其中激光所需的增益介质的反演电平（即产生等于谐振器损耗的增益）接近其最小值。在稳态（对于连续波操作）中，激光波长的光具有零往返净增益，所有其他波长的每个谐振器往返的净增益为负（假设增益光谱均匀展宽）。请注意，即使净增益仅为略微负值，激光也可以完全抑制。
这种调谐方法通常应用于固态激光器。激光器的宽波长调谐范围需要增益介质的宽增益带宽。一些宽带增益介质，如Ti：蓝宝石和Cr：ZnSe，允许在数百纳米上调谐。获得的调谐范围通常是可以实现足够净增益的波长范围。其极限通常由发射横截面变得太低或谐振器损耗变得过高的点来设定。在某些情况下，调谐范围可能较小，因为存在激发态吸收，或者因为无法充分抑制具有最大激光增益的波长处的寄生激光。在一些光纤激光器中，反转电平（以及极端波长处的增益）受到最大增益波长附近的放大自发发射的限制。
图 3：Yb：YAG 激光器的波长调谐：计算 20 W 泵浦功率的输出功率（蓝色）和阈值泵浦功率（灰色）。虚线曲线是为减少输出耦合器传输而计算的，这扩大了调谐范围，同时牺牲了最大输出功率。
体激光谐振器中常用的调谐元件有：
- 可以旋转的etalon（法布里-佩罗干涉仪）或双折射调谐器（Lyot滤光片）来调节最大透射波长
- 棱镜对与可移动光圈组合
- 单个棱镜与端镜组合，可以倾斜以调整谐振器良好对齐的波长
- 用作折叠镜的体积布拉格光栅，具有可变入射角
外腔二极管激光器也可以使用腔内滤波器进行调谐。全息衍射光栅可用作端镜（Littrow配置），其旋转以进行调谐，或谐振器内的固定光栅与可移动的端镜结合使用（Littman配置）。
通过谐振器长度调谐
图 4：通过改变模式的共振频率进行波长调谐。
单频激光器可以通过在半个波长范围内微调谐振器长度（对于线性谐振器），在其谐振器的大约一个自由光谱范围内进行调谐（图4）。这背后的原理是谐振器模式的频率是移动的。尝试进一步调谐可能会导致激光器以模式跳转到下一个谐振器模式，然后具有更高的增益。如果还调谐了最大增益的波长，或者使用额外的腔内滤波器，则可以实现更宽的调谐范围。
使用非常短的激光腔可以获得相对宽带无跳跳的可调性。例如，这与MEMS VCSEL一起使用，具有单独的输出耦合镜，其位置可以通过热膨胀，静电力或压电元件进行调整。
替代技术
波长可调辐射也可以通过替代技术获得：
- 同步加速器辐射源（摆动器和起伏器，自由电子激光器）允许通过电子能量进行波长调谐。
- 光学参数振荡器通常通过影响相位匹配条件来调整。
- 光学参数放大器可用于放大通过超连续体生成获得的非常宽光谱的可变部分。或者，也可以只使用超连续源和可调带通滤波器。
- 光纤中的拉曼自频移可以通过脉冲的发射功率用于波长调谐。
如果需要对光频率进行非常快速的周期性扫描，则可以使用另一种方法：短光脉冲通过强色散元件（例如长光纤）馈送，以便不同波长的分量在不同时间离开该元件。
