Littrow结构光栅外腔半导体激光器
光栅在半导体激光器中的作用
构成的。激光二极管(LD)的自然解理面构成外腔半导体激光器的内腔，内腔还 可以称为本征腔；外反馈元件与芯片端面构成的谐振腔为外腔，平面反射镜， 光栅，F一P标准具以及这些元件的组合都可以作为外腔半导体激光器的外反馈 元件。在各种外反馈元件中，光栅是目前应用最为普遍的外反馈元件。
缺点：出射光方向会变
的谱线宽度。
缺点：功率损耗大。
Littman结构半导体激光器的功率损耗：
光束的入射角过大会导致光栅衍射效率的下降，而且，Littman结构加 大了腔内损耗。故在相同的工作条件下，Littman结构输出功率要比Littrow 结构小很多。
Littrow和Littman两种结构半导体激光器的参数对比：
谱.
I
sin
0 一级光谱
三级光谱
二级光谱
光栅单色器的工作原理
单缝
输出平行光
0级光无色散，探测不同波长的强度，主要利用一级光
6 条纹的重叠
在衍射光谱中，级数较高的谱线会发生重叠。
当波长1的第k1级谱线与波长2的第k2级谱线重
叠时，它们有相同的衍射角
即1＝2
由光栅公式 (a b)sin k
(a)外腔半导体激光器的增益与损耗曲线 (b)没有加入外腔反馈时, 本征腔模谱 (c)外腔与内腔构成的复合腔的模谱 (d)加入外腔反馈时,外腔与内腔构成的
复合腔的模谱
根据光栅反馈的不同构型又可分为Littrow和Littman两种方式：
在Littrow方式中，经 光栅衍射后产生的一级衍 射光直接沿入射光路反馈 回激光器，零级光作为输 出光。
谱线重叠满足的条件为
k k
11
Littrow光栅外腔可调谐掺镱光子晶体光纤激光器的实验研究讲解
Littrow光栅外腔可调谐掺镱光子晶体光纤激光器的实验研究
全部作者：
高艳丽李乙钢刘胜利王华陈胜平吕可诚
第1作者单位：
南开大学物理科学学院
论文摘要：
本文以976 nm半导体激光器作为泵源，闪耀光栅作为调谐元件，采用Littrow外腔结构，研究了可调谐掺Yb 光子晶体光纤激光器的波长调谐激光输出特性。
在泵浦功率为1.27 W时，实现了最大调谐范围74.4 nm的连续调谐激光输出，激光输出光谱线宽均小于0.2 nm。
在泵浦功率5.77 W，调谐波长1085 nm处，得到最大激光输出功率677 mW。
在整个调谐范围内的激光输出均为线偏振光，偏振消光比均大于12 dB。
关键词：
光纤激光器，掺镱光子晶体光纤，可调谐，闪耀光栅 (浏览全文)
发表日期：
2006年11月27日
同行评议：
实验较有价值，多尝试其它方向的研究。
综合评价：
修改稿：
注：同行评议是由特聘的同行专家给出的评审意见，综合评价是综合专家对论文各要素的评议得出的数值，以1至5颗星显示。
970_nm高功率光栅外腔可调谐半导体激光器
第 44 卷第 4 期2023年 4 月Vol.44 No.4Apr., 2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE970 nm高功率光栅外腔可调谐半导体激光器苏鹏，高欣，张悦，赵仁泽，伏丁阳，薄报学*（长春理工大学物理学院高功率半导体激光国家重点实验室，吉林长春 130022）摘要：宽条形半导体激光器广泛应用于激光泵浦、激光加工等领域。
针对宽条型半导体激光器输出光谱宽、调谐范围小的问题，采用衍射效率分别为28%和55%的反射式衍射光栅作为反馈元件构建了宽条形970 nm 波长光栅外腔半导体激光器。
研究了Littrow结构激光器参数对其性能（调谐范围、功率、阈值电流、线宽）的影响。
实验结果表明，通过结构优化可得到窄线宽可调谐激光输出，适当地提高温度和使用较高衍射效率的光栅可增加激光器调谐范围，并且较高衍射效率的光栅可降低激光器的阈值电流。
基于S偏振入射方式的光栅外腔激光器最大可实现27.87 nm的波长调谐范围，光谱线宽压窄至0.2 nm，输出功率可达1.11 W。
关键词：半导体激光器；衍射光栅；波长调谐；阈值电流中图分类号：TN248.4 文献标识码：A DOI： 10.37188/CJL.20220354High Power 970 nm Semiconductor Laser WithA Tunable Grating External CavitySU Peng， GAO Xin， ZHANG Yue， ZHAO Renze， FU Dingyang， BO Baoxue*（State Key Laboratory of High Power Semiconductor Lasers， School of Physics， Changchun University of Science and Technology，Changchun 130022， China）* Corresponding Author， E-mail： bbx@Abstract：Broad-area stripe semiconductor lasers are widely used in laser pumping，laser processing and other fields. In order to solve the problems of wide output spectrum and small tuning range of broad-area stripe semiconduc‑tor lasers， reflective diffraction grating with diffraction efficiency of 28% and 55% was used as a feedback element to construct a broad-area 970 nm semiconductor laser with a grating external cavity.The effect of the parameters of semiconductor laser with a grating external cavity in Littrow configuration on its performance （tuning range， power，threshold current， linewidth） was investigated. The experimental results show that the tunable laser output with nar‑row linewidth can be obtained by optimizing the structure， the tuning range of the outer cavity laser can be increased by increasing the temperature appropriately， the tuning range of the outer cavity laser can be improved and the thresh‑old current can be reduced by using a grating with higher diffraction efficiency.The maximum wavelength tuning range of semiconductor laser with a grating external cavity based on S-polarization is 27.87 nm，the spectral line‑width pressure is narrowed to 0.2 nm， and the output power can reach 1.11 W.Key words：semiconductor laser； diffraction grating； wavelength tuning； threshold current1 引 言半导体激光器因结构简单、输出功率高、可靠性好等优势受到业界广泛关注并被应用到众多领域[1-4]。
外腔半导体激光器的工作原理
外腔半导体激光器的工作原理咱先得知道啥是半导体激光器。
半导体啊，就像是一群很听话又很有本事的小粒子的家。
在半导体里，有电子这种小机灵鬼。
正常情况下呢，它们都在自己的小位置上待着，规规矩矩的。
但是，一旦给它们一点能量，就像给小朋友们发了糖果一样，这些电子就兴奋起来啦，它们会从低能量的地方跑到高能量的地方去。
那外腔半导体激光器呢，它比普通的半导体激光器多了一个外腔。
这个外腔就像是给激光器专门打造的一个超级舞台。
想象一下，电子们在半导体这个小天地里准备好要发光啦，就像小演员们在后台化好妆准备上台表演。
当电子从高能量状态回到低能量状态的时候，它们就会释放出能量，这个能量是以光的形式出现的哦。
这时候的光呢，就像是小演员们开始在舞台上表演节目，但是这个节目还不够完美呢。
这个外腔就开始发挥它的神奇作用啦。
外腔可以对光进行调整。
它就像是一个超级严格又超级有创意的导演。
光在这个外腔里跑来跑去，外腔就会让光按照它想要的方向和特性去改变。
比如说，它可以让光变得更纯净，就像把一个有点杂乱的歌声变得清脆悦耳一样。
外腔里有很多小部件在帮忙。
比如说反射镜，这个反射镜就像是舞台周围的回音壁。
光射到反射镜上，就会被反射回来，然后再在这个外腔里继续传播。
在这个过程中，光就不断地被调整，变得越来越符合我们想要的样子。
而且啊，外腔还可以改变光的频率呢。
就好比是把一首歌唱成不同的调调。
这是因为外腔的长度啊，还有里面的一些光学元件的特性，会影响光在里面传播的路程和时间。
光在这个外腔里来来回回的，就像是在一个奇妙的迷宫里探索，最后就变成了我们想要的那种频率的光啦。
再说说半导体本身吧。
半导体里面的那些原子啊，就像是一群默默支持的工作人员。
它们给电子提供了活动的空间，也影响着光的产生。
不同的半导体材料，就像不同风格的团队，会产生不同特性的光。
Littrow结构光栅外腔半导体激光器
（3）对于级光，光程差：
L d sin0 d sin0 0
即：0 k 0
也就是说，在零级这个方向上任意波长的 光都可以出射——各波长的零级谱线是重合的。
然而由于只有发生一级闪耀的光被谐振放大， 所以从零级方向出射的光，该波长的占主导， 为激光。 闪耀光栅相当于一个半透半反镜，一级“反”， 零级“透”。
一、半导体激光器的组成及其激光产生原理
二、激光二极管产生激光的特点 三、外腔结构 四、机械设计 五、电流控制—恒流源 六、温度控制
一、半导体激光器的组成及其激光产生原理 1、组成
增益介质：半导体材料，主要有GaAs、InP、 CdS、ZnS等
泵浦源：电注入、电子束激励和光泵浦三种 主要激励方式
谐振腔：半导体晶体中垂直于PN结平面的两 个解理面（也可以是经过抛光的平面）作为反射 镜构成谐振腔
四、机械结构
五、电流控制—恒流源
由于半导体激光器具有二极管的特性，对于驱动 电源来说是一个非线性负载。
而发光功率随着驱动电流的增大而增大。 为了保证电源供电的安全、可靠、稳定以及低电 压大电流，需要一个恒定电流源。
恒定电流源的电路原理图
六、温度控制
1、温度对半导体激光器稳定度的影响 （1）阈值电流随温度升高而明显增大； （2）温度上升造成激光峰值波长向长波方向漂移； （3）激光管寿命随温度的升高呈指数规律下降； （4）温度变化引起外腔光程长度的改变，导致激光 器工作模式的不稳定。
2、PID温度控制电路
（1）原理：
温度信号
探测器
与预先设置的电
电信号
差值信号
信号做比较
信号处理
驱动制冷器
基于降温技术的宽范围外腔光栅可调谐半导体激光器
基于降温技术的宽范围外腔光栅可调谐半导体激光器1卫栋，熊德智，陈海霞，张靖量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西大学光电所，太原（030006）E-mail：jzhang74@摘要：使用半导体制冷块，通过优化设计两级制冷系统，并结合隔离、密封等措施，将LD的温度冷却到-20℃,使室温下输出波长为789nm的激光器工作在780nm附近,改变了约9nm。
结合外腔光栅反馈技术，可以使激光器的输出波长稳定在Rb原子的D2线上。
自制了一个简单的电路，能够以适当的比例同时调谐光栅压电陶瓷的电压和激光器的驱动电流，使激光器可以连续调谐10GHz以上而不跳模。
关键词：激光器；半导体激光器；半导体制冷；外腔光栅反馈中图分类号：TN248 文献标识码 A1. 引言随着激光技术的发展和半导体激光器件性能的提高，窄线宽可调谐半导体激光器已成为高分辨率光谱、激光冷却原子[1-3]等实验的常用光源。
相对于染料激光器和钛宝石激光器而言，半导体激光器具有价格低、可靠性高、操作简单等优点。
它的缺点是功率较小，波长范围有一定限制。
目前在提高功率方面，已经有比较成熟的半导体激光放大器，能够在输入功率很小的情况下，得到比较大的功率输出，如德国Toptica公司生产的Tapered Amplifier，在输入功率几十毫瓦时，输出功率可以达到瓦级以上；但是在波长方面，通常商用的激光二极管都限制在某一个波段范围内。
在冷原子物理和激光光谱学研究中，要求激光器的波长位于原子的某一条跃迁线附近或者与原子的跃迁线共振，如研究最多的87Rb原子，其用于冷却和俘获的跃迁线是在780nm附近的Rb原子D2线。
商用激光二极管的波长与原子的跃迁线通常都有一定的差别，当差别较小时，我们可以用外腔光栅反馈的方法把波长调谐到所需波长上。
但在两者相差比较大的情况下，只靠调节光栅是无法调好的。
此时必须寻找一种能够使激光器的波长变化较大范围的方法。
本文采用半导体制冷块对激光二极管进行冷却，结合外腔光栅反馈技术，可以使常温下输出波长为789nm的激光器稳定工作在780.2nm铷原子的D2线上，通过一个自制的电路同时调谐光栅压电陶瓷的电压和激光器的驱动电流，激光器可以连续调谐10GHz以上而不跳模。
窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路
盐城师范学院毕业论文(2011－2012学年度）物电学院电子信息工程专业班级08(3）学号08223129课题名称窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路学生姓名蒋峰指导教师沈法华2012年5月20日目录1、绪论 (3)2、工作原理 (4)2.1半导体激光器原理 (4)2。
2窄线宽原理 (6)2。
3可调谐原理 (8)2。
3。
1 基于电流控制技术 (8)2.3。
2 基于机械控制技术 (9)2.3.3 基于温度控制技术 (9)3、特性参数 (9)3.1工作波长 (9)3.2光谱宽度 (10)3.3功率特性 (10)3。
3.1 小功率 (10)3.3。
2 高功率 (10)3.4频率稳定性 (11)4、可调谐半导体激光器的高精密驱动电源与稳频电路设计 (11)4。
1半导体激光器电路设计原理与实现 (11)4.1。
1 半导体激光器驱动方式简介 (11)4。
1。
2 电路设计指标 (12)4。
1.3 驱动电路设计 (13)4。
2控温电路的设计与实现 (14)4.2.1 基准采样电路 (14)4.2。
2 差分放大电路 (14)4。
2.3 自动控制电路 (14)4。
3控流电路的设计与实现 (15)4.4微分稳频电路的设计与实现 (15)总结 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢 . (17)参考文献 (17)窄线宽可调谐半导体激光器的驱动电路电子工程专业蒋峰指导教师沈法华摘要: 随着半导体技术的日趋成熟，半导体激光器（LD）以其转换效率高、体积小、重量轻、可靠性高、能直接调制等特点，在科研、工业、军事、医疗等领域得到了日益广泛的应用。
半导体激光器的稳定性取决于驱动电源,电流的起伏会引起光功率的变化，从而影响激光器的性能。
同时，半导体激光器可以通过调节温度、电流等实现其波长的可调谐;通过选模技术可以实现窄线宽输出。
基于光栅相移效应的Littrow激光器的无跳模调谐
基于光栅相移效应的Littrow激光器的无跳模调谐周长帅;王海龙;龚谦;荣春朝;严进一;杨维凯【摘要】利用光栅相移效应实现了外腔半导体激光器的大范围无跳模调谐.激光器采用小型化的Littrow型外腔结构,标定中心波长为1550 nm,采用后腔面输出激光.在室温工作条件下,测试了激光器的无跳模调谐范围和无跳模调谐范围内激光器的功率.实验结果表明,利用光栅相移效应实现了11.8 GHz的无跳模连续调谐,最大输出功率达到17.60 mW,获得了0.092 nm的波长调谐范围.该实验证明,利用光栅相移效应也可以实现较大范围的无跳模调谐,为Littrow结构实现无跳模调谐提供了一种新思路.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2018(051)005【总页数】5页(P1045-1049)【关键词】光栅相移效应;Littrow结构;外腔;半导体激光器【作者】周长帅;王海龙;龚谦;荣春朝;严进一;杨维凯【作者单位】山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜师范大学物理系,山东曲阜 273165;山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜师范大学物理系,山东曲阜 273165;山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜师范大学物理系,山东曲阜 273165;山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜师范大学物理系,山东曲阜 273165;山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜师范大学物理系,山东曲阜 273165;中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室,上海 200050【正文语种】中文【中图分类】TN929.110 引言外腔半导体激光器因其波长可调谐、阈值电流低和窄线宽等诸多优点，在高精度测量、全息数据存储和激光冷却等领域具有重要作用[1-5]。
光栅外腔半导体激光器的外腔结构主要分为Littrow和Littman两种，且二者都是通过调节光栅的左右偏角来实现波长的调谐[6-8]。
光栅的相移效应引入的附加相位会改变光栅外腔半导体激光器的激射频率，导致激光器的激射频率发生跳变，影响着激光频率的稳定性。
蓝紫光宽带可调谐光栅外腔半导体激光器pdf2915Kb
激光与光电子学进展５０，１１１４０５（２０１３）Ｌａｓｅｒ ＆Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ○Ｃ２０１３《中国激光》杂志社蓝紫光宽带可调谐光栅外腔半导体激光器陈少伟１ 吕雪芹２，４＊ 张江勇３ 应磊莹３ 张保平３１厦门大学物理系，福建厦门３６１００５２厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院，福建厦门３６１００５３厦门大学电子工程系，福建厦门３６１００５４中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室，北京烄烆烌烎１０００８３摘要 利用闪耀光栅作为外腔光反馈元件，研究Ｌｉｔｔｒｏｗ结构的蓝紫光外腔半导体激光器。
通过引入闪耀光栅，在光栅面和半导体激光器后端面之间构成耦合外腔，改善了中心波长位于４０５．５ｎｍ的边发射半导体激光二极管的性能。
研究结果表明，在引入外腔反馈后，半导体激光二极管的阈值电流降低了２７％，说明外腔与内腔之间具有较高的耦合效率；改变反馈元件光栅的转角，实现了激射波长的宽带连续调谐，调谐范围可达７ｎｍ。
关键词 激光器；光栅外腔；宽带调谐；蓝紫光中图分类号 ＴＮ２４８；ＴＮ３６５ 文献标识码 Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ５０．１１１４０５Ｂｌｕｅ－Ｖｉｏｌｅｔ Ｂｒｏａｄｌｙ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｇｒａｔｉｎｇ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｅｘｔｅｒｎａｌ ＣａｖｉｔｙＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＬａｓｅｒＣｈｅｎ Ｓｈａｏｗｅｉ １ ＬüＸｕｅｑｉｎ２，４ Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｎｇｙｏｎｇ３ Ｙｉｎｇ Ｌｅｉｙｉｎｇ３ Ｚｈａｎｇ Ｂａｏｐｉｎｇ３１ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ，Ｆｕｊｉａｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ２ Ｐｅｎ－Ｔｕｎｇ Ｓａｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ－Ｎａｎｏ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ，Ｆｕｊｉａｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ３ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ，Ｆｕｊｉａｎ３６１００５，Ｃｈｉｎａ４ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，烄烆烌烎ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｂｌｕｅ－ｖｉｏｌｅｔ ｅｄｇｅ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ｗｉｔｈ ａ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆ４０５．５ ｎｍ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｉｎ ａｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔｙ ｗｉｔｈ ａ Ｌｉｔｔｒｏｗ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｏｕｒ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ．Ａｒｅｓｏｎａｎｔ ｃａｖｉｔｙ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｒ ｆａｃｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ ｇｒｅａｔｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｂｙ ２７％，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｈｉｇｈ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔｙ ａｎｄ ｉｎｎｅｒ ｃａｖｉｔｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｂｙｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｕｎｉｎｇ ｒａｎｇｅ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｕｐ ｔｏ ７ ｎｍ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌａｓｅｒｓ；ｇｒａｔｉｎｇ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃａｖｉｔｙ；ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｔｕｎｉｎｇ；ｂｌｕｅ－ｖｉｏｌｅｔ ｌｉｇｈｔＯＣＩＳ ｃｏｄｅｓ １４０．３６００；１４０．５９６０；１４０．３４１０ 收稿日期：２０１３－０７－１６；收到修改稿日期：２０１３－０７－１７；网络出版日期：２０１３－１０－１８基金项目：国家自然科学基金（９１０２３０４８，６１１０６０４４，６１２７４０５２，６１３０６０８７）、福建省自然科学基金（２０１３Ｊ０５０９６）、半导体材料科学重点实验室开放课题资助项目（ＫＬＳＭＳ－１１０５）作者简介：陈少伟（１９８７—），男，硕士研究生，主要从事可调谐外腔半导体激光器方面的研究。
littrow和littman结构
Littrow和littman结构从Thorlabs的产品规格可以看出，中心波长在1300nm附近的两种结构的激光器的阈值电流和边模抑制比一样。
Littman结构和Littrow结构各有自己的优缺点。
一般，Littrow结构有比较高的输出光功率，然而由于先进的芯片制造技术和光学薄膜技术的采用，Littman结构也会有很高的输出光功率。
另外，因为光栅保持固定，输出光束的方向也是固定的，不需要额外的光束补偿器。
Littrow谐振腔通过使用光栅给增益元件提供反馈。
增益元件的一端必须能让光束出射，比如SAF设计。
从这个端面出射的光束首先被准直。
然后光栅对这个准直光进行衍射，一级衍射再耦合回增益元件，用来维持激射。
激光器的波长调谐可以通过改变光栅相对于谐振腔的角度来实现。
光栅的零阶衍射光从激光谐振腔出射的角度取决于光栅的角度。
Littman结构的ECL同时使用光栅和反射镜来进行调谐。
与Littrow结构相似，从增益元件未镀膜端出射的光束必须先准直。
然后用光栅对此光束进行衍射。
零级衍射光从反射镜反射回到光栅，在耦合回到增益元件前发生第二次衍射。
由于光束发生了两次衍射，损耗较高（功率损耗），但是边摸抑制比（SMSR）增加，产生了更窄线宽的激光。
在该结构中，光栅保持静止，而转动反射镜来调谐激光谐振腔的支持波长。
与Littrow激光器不同，零级自由空间光束的方向保持不变，这在某些应用中是有益的。
Littrow和Littman光栅外腔反馈的光路为：激光器发出光经透镜准直射到光栅表面，经光栅选模，将1级衍射光线按原路反馈回激光器有源区，使选出的模式在激光器内腔中的增益得到放大从而在模式竞争中获得优势最后作为光栅0级衍射光（即反射光）输出出去。
两种结构有所不同，Littrow结构较简单，出射光为光栅0级衍射光，出射光会随着光栅转动；Littman结构用平面镜将+1级光经光栅二次反射回有源区，二次衍射可以压窄线宽，光栅固定，只转动平面镜，但是镜面反射在光栅上的0级光会损失掉，而且该结构体积较大，往往要采用电控旋转镜面，造价较高，因此实验中所用的光栅外腔结构一般均为Littrow结构。
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恒定电流源的电路原理图
六、温度控制
1、温度对半导体激光器稳定度的影响
（1）阈值电流随温度升高而明显增大；
（2）温度上升造成激光峰值波长向长波方向漂移；
（3）激光管寿命随温度的升高呈指数规律下降；
（4）温度变化引起外腔光程长度的改变，导致激光 器工作模式的不稳定。
2、PID温度控制电路
（1）原理：
……① ……②
一级闪耀 谐振条件
（1）从激光二极管中出射的光波长范围很大， 但是波长满足①式的光会发生一级闪耀，原路 返回。 （2）腔长满足②式，则返回的光与激光管内 发出的光谐振。
（3）对于零级光，光程差：
L d sin 0 d sin 0 0
即：0 k 0
也就是说，在零级这个方向上任意波长的 光都可以出射——各波长的零级谱线是重合的。
一、半导体激光器的组成及其激光产生原理 二、激光二极管产生激光的特点 三、外腔结构 四、机械设计 五、电流控制—恒流源 六、温度控制
一、半导体激光器的组成及其激光产生原理 1、组成 增益介质：半导体材料，主要有GaAs、InP、 CdS、ZnS等 泵浦源：电注入、电子束激励和光泵浦三种 主要激励方式 谐振腔：半导体晶体中垂直于PN结平面的两 个解理面（也可以是经过抛光的平面）作为反射 镜构成谐振腔
2、缺点：激光性能受温度影响大、光束发散 角大（几到二十度范围）、激光的方向性、 单色性和相干性比较差
实现激光频率的连续可 调 外腔结构 压窄线宽
三、外腔结构 1、由激光二极管、准直透镜和闪耀光栅组成
0
入射光
d
0 0
图2 外腔结构示意图
2、需满足方程：
2d sin 0 0 L q 0 2
然而由于只有发生一级闪耀的光被谐振放大， 所以从零级方向出射的光，该波长的占主导， 为激光。 闪耀光栅相当于一个半透半反镜，一级“反”， 零级“透”。
四、机械结构
五、电流控制—恒流源
由于半导体激光器具有二极管的特性，对于驱动 电源来说是一个非线性负载。
而发光功率随着驱动电流的增大而增大。
为了保证电源供电的安全、可靠、稳定以及低电 压大电流，需要一个恒定电流源。
2、激光产生条件 实现粒子数反转、满足阈值条件和谐振条件 （1）、粒子数反转：通过一定的激励方式， 使半导体物质的导带底层电子数远大于价带顶 层电子数。 在电注入方式下：选用重掺杂的P型与N 型材料，给PN结加一个足够大的正向偏 压。
（2）、阈值条件： G( ) （增益大于损耗） A、粒子数反转程度越高，增益系数越大
探测器 与预先设置的电 信号做比较
温度信号
电信号
差值信号
驱动制冷器
信号处理
（2）关键元器件
A、负温度系数热敏电阻：电阻值随温度的增大而减小。
B、半导体制冷器
（3）PID温控电路图
PID电路的功能：
P+Байду номын сангаас使系统无稳态误差； P+D改善系统的动态特性；
使得电路系统能够准确快速地测得周围 的温度并给出调控。
——掺杂程度足够大，激励电流足够大
B、损耗来源于多方面，一般是腔长越长损 耗越大。 对于给定的半导体激光管，要满足阈值条件 就是要有足够大的激励电流——阈值电流
q （3）、谐振条件： L 2
I
P
A
N L
图1 激光二极管内 激光的产生
B
激光
二、激光二极管的特点 1、优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、 寿命长、效率高等