外腔半導體激光器(ECDL)具有高度可控的發射特性，是相干光通信、光學和原子物理等領域的理想激光源。ECDL使用頻率選擇性反饋來實現窄線寬和可調諧性，通常使用Littrow或Littman–Metcalf配置的衍射光柵。有很多文獻對ECDL的設計做出評論，提到了它許多的優點，包括線寬、被動穩定性、可調性、結構簡單、緊湊等。

在原子鐘中的應用，原子相干過程，如電磁感應透明，和超快光纖通信的相干檢測的新發展，需要遠低于1MHz的被動激光線寬。一些研究已經介紹了重要的參數和貢獻，注意到固有線寬取決于從外部腔的反饋。實驗研究了腔長、功率、光柵參數以及外腔模相對于光柵角的失諧效應。從而發現，準直透鏡的焦點會影響外腔反饋的效率，從而影響激光器的線寬。鏡頭焦點的微小或不明顯的變化可以對線寬產生相當大的影響，但只有在技術噪聲小(與固有腔線寬相當)時才明顯。

貓眼式外腔半導體的獨特優勢：

貓眼式反射鏡的一個重要優勢在于貓眼反射鏡本身是自對準的，無論入射角如何，入射光束經過貓眼光學系統后能夠按照入射方向原路返回二極管，即使光束沒有很好地準直。因此輸出激光對機械干擾非常不敏感，也確保了高反饋耦合效率，從而獲得窄線寬。Thompson和Scholten的文章中通過780nm二極管激光器演示了貓眼式外腔半導體激光器原理，表明波長通過旋轉濾波器可以調諧超過14nm，而測量到的窄線寬為26kHz，與傳統基于光柵設計的半導體激光器相比，頻率噪聲和對震動的靈敏度大大降低。

圖1 貓眼式外腔半導體激光器的示意圖

圖1展示了貓眼式外腔半導體激光器的示意圖。由激光二極管的后反射面和輸出耦合器（OC）組成的外腔決定了激光頻率。用腔內超窄帶寬濾波器選擇縱模模式。輸出耦合器與腔內透鏡組成貓眼反射鏡，光通過腔外輸出透鏡進行再準直。

半導體激光器跳模現象多由溫度和電流的改變引起

半導體的禁帶寬度隨溫度升高更變窄，溫度升高時，半導激光器的發射波長以階梯形式跳躍變化。同樣，注入電流的變化會導致載流子濃度的變化，從而引起材料折射率和增益系數的改變，也會使激光器的發射波長以階梯形式跳躍變化。

而MOGLabs的激光器控制器可以很好的解決這一問題，它是一款超低噪聲半導體激光器控制器，一款集電流控制、溫度控制、頻率鎖定等功能為一體的ECDL控制器，集八大功能于一體，提供用于驅動ECDL激光器和將其鎖定到外部參考源的重要部件。每一臺DLC控制器都包括：微分低噪聲探測器，700kHz帶寬；超低噪聲二極管電流源，< 100pA/√Hz，直流至1MHz；帶有珀爾帖TEC驅動的溫度控制器；掃描振蕩器；一對高壓壓電驅動；解調器（鎖相放大器）；微分光電探測器；交流調制源；伺服反饋回路濾波電路；人體工程學控制，包括5位數字顯示，示波器選擇器；內置射頻(2.5GHz)輸入的激光連接和保護板；電纜和操作手冊。

可調諧外腔半導體激光器正朝著窄線寬、寬調諧范圍、高輸出功率等方向發展

通過新材料（光學反饋元件、半導體激光器）的選擇、新的外腔結構設計，以及主動穩頻等技術來改善激光器的光譜質量，滿足各種應用的要求，實現體積小、線寬窄、調諧范圍寬、無模式跳變、掃描頻率快、頻率和波長穩定、相位和頻率噪聲低，以及與光纖耦合的高性能激光器，在未來光通信和精密測量等領域將有廣泛的應用前景，包括激光冷卻與捕獲、波色愛因斯坦凝聚、囚禁離子、量子光學中的壓縮、Electromagnetic transparencyand slow ligh。

MOGLabs公司Cateye（貓眼式）外腔半導體激光器（ECDL）是一種新型的外腔半導體激光器，采用貓眼式反射鏡+超窄帶寬濾波器組合替代傳統準直敏感的基于光柵設計的Littrow或Litman-Metcalf結構。

• 堅固、穩定、聲學上的惰性是CEL系列的主要特征，即使在運轉過程中用錘子敲打它，它仍能保持穩定鎖定運轉；

   

• 此外，激光器的自動準直功能可使得在幾十納米的調諧過程中, 無需重新準直。
   

集諸多優點于一身的可調諧半導體激光器！

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