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利特罗结构外腔二极管激光

更新时间：2026-07-07 07:59:45 大小：15K 上传用户：江岚查看TA发布的资源 标签：二极管 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

一、基本结构与工作原理

利特罗（Littrow）结构外腔二极管激光是一种通过衍射光栅作为波长选择元件构成的外腔反馈半导体激光器，核心结构由增益芯片、准直透镜和衍射光栅三部分组成，其中光栅按照自准直（利特罗）条件安装，即入射光的入射角等于衍射光的出射角，一级衍射光沿原入射光路反馈回增益芯片，形成振荡谐振腔。

核心结构组成

1. 增益芯片：通常为商用边发射半导体二极管，提供激光增益，出射端面一般镀增透膜以减少自身芯片法布里-珀罗腔的反馈，提升外腔反馈对波长的控制能力。

2. 准直光学元件：一般为非球面透镜，对二极管出射的快轴发散大、慢轴发散小的椭圆光斑进行准直，将准直后的平行光入射到衍射光栅上。

3. 衍射光栅：一般为平面反射光栅，作为波长选择元件，满足利特罗条件时，只有特定波长的一级衍射光能够原路返回增益芯片形成谐振，其他波长的衍射光方向偏离谐振方向，无法形成有效振荡，因此实现波长选择与线宽压缩。

工作原理

根据光栅衍射方程，利特罗条件下满足：

 

其中$m$为衍射级次，通常选择利用一级衍射，为谐振波长，$d$为光栅常数，为入射光与光栅平面法线的夹角（入射角）。通过改变角度$\theta$，就可以改变满足条件的谐振波长，实现激光输出波长的连续调谐；同时，光栅的色散作用可以筛选出单一纵模，大幅压窄激光的线宽，相比没有外腔的普通法布里-珀罗腔二极管激光，线宽可以从几十GHz降低到百kHz甚至kHz量级。

二、主要优势

相较于其他结构的外腔二极管激光（比如Littman-Metcalf结构），利特罗结构具备以下突出优势：

1. 结构简单紧凑：仅需要三个核心光学元件，光路调节难度低，整体体积可以做得很小，便于集成和封装。

2. 调谐范围大：旋转光栅即可实现波长调谐，不需要改变光路的准直性，在增益芯片的增益带宽内可以实现连续的宽范围调谐，对于常用的可见光、近红外增益芯片，调谐范围可以达到数十nm甚至上百nm。

3. 耦合效率高：一级衍射光直接原路反馈回增益芯片，光路额外损耗小，反馈效率高，更容易实现低阈值振荡，输出功率更高。


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