外腔半導(dǎo)體激光器(ECDL)具有高度可控的發(fā)射特性，是相干光通信、光學(xué)和原子物理等領(lǐng)域的理想激光源。ECDL使用頻率選擇性反饋來實現(xiàn)窄線寬和可調(diào)諧性，通常使用Littrow或Littman–Metcalf配置的衍射光柵。有很多文獻(xiàn)對ECDL的設(shè)計做出評論，提到了它許多的優(yōu)點，包括線寬、被動穩(wěn)定性、可調(diào)性、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊等。

在原子鐘中的應(yīng)用，原子相干過程，如電磁感應(yīng)透明，和超快光纖通信的相干檢測的新發(fā)展，需要遠(yuǎn)低于1MHz的被動激光線寬。一些研究已經(jīng)介紹了重要的參數(shù)和貢獻(xiàn)，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(shù)以及外腔模相對于光柵角的失諧效應(yīng)。從而發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)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(chǎn)生相當(dāng)大的影響，但只有在技術(shù)噪聲小(與固有腔線寬相當(dāng))時才明顯。

貓眼式外腔半導(dǎo)體的獨特優(yōu)勢：

貓眼式反射鏡的一個重要優(yōu)勢在于貓眼反射鏡本身是自對準(zhǔn)的，無論入射角如何，入射光束經(jīng)過貓眼光學(xué)系統(tǒng)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(zhǔn)直。因此輸出激光對機(jī)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(dǎo)體激光器原理，表明波長通過旋轉(zhuǎn)濾波器可以調(diào)諧超過14nm，而測量到的窄線寬為26kHz，與傳統(tǒng)基于光柵設(shè)計的半導(dǎo)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(dǎo)體激光器的示意圖

圖1展示了貓眼式外腔半導(dǎo)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(nèi)超窄帶寬濾波器選擇縱模模式。輸出耦合器與腔內(nèi)透鏡組成貓眼反射鏡，光通過腔外輸出透鏡進(jìn)行再準(zhǔn)直。

半導(dǎo)體激光器跳模現(xiàn)象多由溫度和電流的改變引起

半導(dǎo)體的禁帶寬度隨溫度升高更變窄，溫度升高時，半導(dǎo)激光器的發(fā)射波長以階梯形式跳躍變化。同樣，注入電流的變化會導(dǎo)致載流子濃度的變化，從而引起材料折射率和增益系數(shù)的改變，也會使激光器的發(fā)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(dǎo)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(qū)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(qū)動的溫度控制器；掃描振蕩器；一對高壓壓電驅(qū)動；解調(diào)器（鎖相放大器）；微分光電探測器；交流調(diào)制源；伺服反饋回路濾波電路；人體工程學(xué)控制，包括5位數(shù)字顯示，示波器選擇器；內(nèi)置射頻(2.5GHz)輸入的激光連接和保護(hù)板；電纜和操作手冊。

可調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器正朝著窄線寬、寬調(diào)諧范圍、高輸出功率等方向發(fā)展

通過新材料（光學(xué)反饋元件、半導(dǎo)體激光器）的選擇、新的外腔結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及主動穩(wěn)頻等技術(shù)來改善激光器的光譜質(zhì)量，滿足各種應(yīng)用的要求，實現(xiàn)體積小、線寬窄、調(diào)諧范圍寬、無模式跳變、掃描頻率快、頻率和波長穩(wěn)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(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)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(xué)中的壓縮、Electromagnetic transparencyand slow ligh。

MOGLabs公司Cateye（貓眼式）外腔半導(dǎo)體激光器（ECDL）是一種新型的外腔半導(dǎo)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(tǒng)準(zhǔn)直敏感的基于光柵設(shè)計的Littrow或Litman-Metcalf結(jié)構(gòu)。

• 堅固、穩(wěn)定、聲學(xué)上的惰性是CEL系列的主要特征，即使在運轉(zhuǎn)過程中用錘子敲打它，它仍能保持穩(wěn)定鎖定運轉(zhuǎn)；

   

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

集諸多優(yōu)點于一身的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器！

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