温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器.pdf

【正文】 半导体激光器在众多领域中发挥着关键作用，如光通信、光学传感、激光加工和科学研究等。本文主要探讨了一种特殊的半导体激光器——温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器的设计与应用。这种激光器利用半导体制冷片（TEC）进行温度控制，以实现窄线宽和宽调谐范围，特别适用于铷蒸气激光中的线宽匹配技术。 文章介绍了激光器的核心组件——基于TEC温度控制的半导体激光器（LD）。半导体激光器的发射波长会随温度变化而发生漂移，通过精确控制LD的工作温度，可以使其激光谱中心波长稳定在780 nm附近，这在低温下（-6 oC）尤为显著。这种稳定的波长对于特定应用，如光学干涉测量或激光光谱分析至关重要。 接着，文章提到了体布拉格光栅（VBG）在外腔结构中的作用。VBG是一种高度选择性的光栅，能够反射特定波长的光，而允许其他波长通过。当VBG集成到半导体激光器的外腔中时，它能显著改善LD的光谱特性，进一步压缩激光的线宽。实验结果显示，该激光器输出功率达到1.448 W，线宽仅为0.13 nm，远小于未使用VBG的激光器，这表明VBG在外腔设计中的重要作用。 此外，通过调整VBG的温度，可以实现LD的波长调谐。VBG的温度变化导致其反射波长的变化，从而使得LD的发射波长可以在779.28 nm到780.13 nm之间调谐，覆盖850 pm的范围。这种宽范围的波长调谐能力使得该激光器适应多种应用，特别是在需要精细波长控制的系统中，如光谱学和量子信息处理。 关键词中的“激光”指代整个激光技术领域，“半导体激光器”是本文重点讨论的对象，用于产生激光的半导体器件。“铷激光”则涉及激光与特定介质（铷蒸气）的相互作用，“窄线宽”和“体布拉格光栅”是改善激光性能的关键技术，“温度漂移特性”是理解激光器稳定性和调谐能力的基础。 温控体布拉格光栅外腔单管半导体激光器结合了TEC温度控制和VBG的光谱选择性，实现了高功率、窄线宽且可调谐的激光输出，为光学研究和实际应用提供了高效、精准的光源。这种技术的发展对于提升半导体激光器的性能和拓展其应用范围具有重要意义。