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染料激光器與其它激光器相比較的突出特點是激光波長可調諧。為了實現精確的調諧和獲得較窄的線寬，需要有一個帶有波長選擇裝置的諧振腔。經常采用的波長選擇裝置有光柵、棱鏡、F-P標準具、雙折射濾光片、分布反饋裝置、電控調諧元件等。下面介紹幾種典型的調諧系統。

1．光柵調諧

圖（1）是一種光柵一反射鏡調諧腔，放在腔中的光柵G₁具有擴束和色散作用。G₁的不同波長的一級衍射光相對反射鏡R₂來說，有不同的入射角。于是，當旋轉R₂使某一波長的入射角為零時，該波長光便能低損耗地返回諧振腔，形成振蕩。因此，旋轉R₂便起到了調諧作用。

圖（1） 光柵─反射鏡調諧腔

2．棱鏡調諧

圖（2）是一種折疊式縱向泵浦染料激光器原理圖，腔內放置的棱鏡是一種色散元件。利用棱鏡的色散特性，將泵浦光耦合到腔內，并與染料流形成同軸泵浦形式。由于棱鏡的色散作用，一束來自M₃、M₂的不同波長的光，將有不同的折射方向，當旋轉平面反射鏡M₁使其與某一波長的光垂直時，該波長光便能返回諧振腔，形成振蕩。因此，旋轉M₁便實現了調諧作用。為了獲得更窄的帶寬或精調諧，也可在長支路的平行光束中插入一個或多個F－P標準具。

圖（2）棱鏡調諧腔

3．雙折射濾光片調諧

利用雙折射濾光片調諧，是目前染料激光器廣泛采用的調諧方法，國內外的Ar^＋激光、YAG倍頻激光泵浦的染料激光器，都使用這種方法調諧。圖（3）給出的典型染料激光器就是利用雙折射濾光片進行調諧的。這是一種單縱模環行腔染料激光器，工作物質是以噴流方式循環工作的染料噴膜，泵浦光源是Ar^＋激光器；諧振腔是8字形環行腔，可實現單向行波振蕩，消除了空間燒孔效應，提高了振蕩效率。雙折射濾光片是調諧元件，標準具用以壓縮線寬。這個激光器的典型參數是：環行腔L＝1.5米，用若丹明#p#分頁標題#e#6G作激活介質，染料噴膜厚20mm，輸出鏡M₁的透過率T＝6％，用4瓦Ar^＋激光泵浦時，可獲得500mW的單頻輸出，譜寬僅為2MHz。

圖（3）典型染料激光器原理圖

液體染料工作物質的能帶很寬，這就使它成為鎖模激光器所要求的良好的激活介質。七十年代，人們利用同步泵浦鎖模染料激光器獲得了ps量級的光脈沖，后來又利用碰撞鎖模染料激光器及腔外脈沖壓縮技術，將光脈沖寬度壓縮到6fs。