关于激光调谐技术介绍

[拼音]：jiguang tiaoxie jishu

[外文]：laser tuning

激光单元技术之一。一般而言，在激光工作物质、激励方式以及光学共振腔等条件（见激光器）给定的情况下，输出激光的频率或波长是确定不变的。但在一定的条件下采用某些附加的专门技术，人们亦可在一定程度上或一定范围内控制激光器的输出波长，使其按照可控方式发生连续的变化。这一类专门技术，就称为激光调谐技术。

针对激光工作物质种类、特性的不同以及激光器其他条件的不同，人们可采取多种不同的方式去实现对激光波长的调谐控制。根据这些方法与技术所依据的物理原理之不同，可以大致区分为如下三大类。

利用某些激光工作物质的自发发光（荧光）谱线中心位置随特定物理因素发生变化的性质，可实现对激光发射波长的调谐控制，因为激光发射波长一般情况下都是局限于激光工作物质特定自发辐射(荧光)谱线中心位置附近的光谱范围内。改变工作物质自发辐射谱线中心位置的因素可以是多样的。例如，对染料溶液激光工作物质来说，改变溶剂中的染料溶质成分，可使工作物质的荧光谱带中心波长位置有较大程度的变化；而改变溶质的浓度、溶剂的种类、溶液的温度等参量，也可使工作物质荧光谱线（带）中心波长位置有较小程度的变化。又例如，对半导体激光工作物质来说，自发辐射谱线中心波长位置往往可以随温度、压力或外加磁场强度的变化而发生改变，从而亦可实现激光发射波长的可控调谐。

当激光工作物质的自发辐射表现为比较宽的荧光谱带（如染料溶液）或表现为一系列密集的荧学谱线群（如CO2或 CO分子气体工作物质）时，采用共振腔内的色散元件（光栅或色散棱镜）不但可以大大压缩实际起振的波长范围，而且可进一步控制比较窄的起振光谱范围的中心波长位置，为此只要适当地转动色散分光元件或腔反射镜的角度位置，即可实现输出激光的调谐控制。在采用了适当的限纵模技术而实现了单纵模（或少数纵模）振荡的基础上，人们可进一步利用精密控制共振腔等价腔长的方法（改变几何腔长或改变腔内通光元件的折射率），来实现对单纵模激光波长的精密调谐控制。

某些特殊的非线性光学效应，可以使固定波长的激光辐射在与特定非线性工作媒质发生作用之后，产生出频率可在一定调谐范围内连续改变的强相干光辐射。可采用的非线性光学效应有：自旋反转受激喇曼散射（通过改变对半导体散射媒质所施加的外磁场而实现调谐），受激布里渊散射（通过改变受激散射光相对于入射激光的散射角而实现调谐，见受激光散射），光学参量放大或振荡（通过改变折射率匹配条件而实现调谐）等。