Block Engineering与Alpes Lasers外腔激光器的对比

美国Block Engineering和瑞士Alpes Lasers都是在激光器领域具有专业技术的公司，二者都是以研发和生产高性能、高稳定性量子级联激光器QCL为主。

外腔激光器（External-cavity Laser, ECL）是一种精密的激光光源，与传统的单片式半导体激光器（也称为内腔激光器或分布反馈激光器DFB）不同，外腔量子级联激光器（外腔QCL）的光学谐振腔不完全限定在激光二极管内部，而是通过外部的反射元件（如Littrow结构光栅、反射镜等）延长了光波的往返路径，形成一个更长的光学谐振腔。这种设计使外腔量子级联激光器（外腔QCL）允许更高的精度控制激光输出特性，特别是线宽调谐。由于腔长可以大幅度调整，并且通过精密的可调光学元件（如音圈驱动的可变Littrow结构光栅），外腔激光器能够实现较宽的波长调谐范围，这对于科研、光谱分析和某些通信应用非常重要。美国Block Engineering的外腔激光器EC-QCL和瑞士Alpes Lasers的Alpes ECLK外腔激光器套件都具有宽光谱可调性。

Block Engineering外腔激光器

Alpes Lasers外腔激光器开放视图

外腔式激光器EC-QCL与Alpes ECLK对比如下：

Alpes Lasers外腔激光器套件的可用波长范围

Block Engineering和Alpes Lasers外腔激光器都带有Littrow结构光栅，通过调整光栅的方向可以调整激光输出的波长。Alpes ECLK与Alpes Lasers系列的宽增益QCL兼容，因此通过选择不同的宽增益量子级联激光器QCL可实现不同的波长范围。Alpes Lasers可调谐高达其中心波长的25%。增益介质以抗反射（AR）涂层法布里-珀罗腔的形式制备，焊接到氮化铝底座和铜载体上。温度由散热器组件主动调节，该组件包括热电元件和水冷，以改善散热。激光器由Alpes Lasers公司的S-2脉冲驱动器驱动。图形用户界面允许自动波长调谐。后面光束用非球面准直镜镜头对准安装在电动旋转台上的衍射Littrow结构光栅。一阶衍射光束被反馈到增益芯片中。通过旋转Littrow结构光栅来调谐激光频率。前面(输出)光束由另一个非球面准直器准直，并在通过直径1英寸的AR涂层输出窗口后在试剂盒的前部收集。为了提高性能，该试剂盒可以在净化气体环境中操作。用于水冷却和气体净化的电连接器和插头位于ECLK的后面板上。Block Engineering外腔激光器EC-QCL将QCL芯片集成到外部腔体（EC）中可实现更精细的波长控制，外部腔体使用QCL芯片外的至少一个反射面作为光腔的一部分。这样就可以在光腔中加入衍射光栅，提供波长选择和宽调谐范围。

Block Engineering外腔式激光器的工作原理图

每个Block Engineering的EC-QCL包含4个tuner，即4个QCL芯片，是LaserTune的引擎。OCL的外腔为Littrow结构，带后抽吸。光栅元件充当调谐元件，光的角度选择了衍射光的波长，选定的波长耦合回QCL芯片，并产生一个单一波长的激光。而Alpes Lasers 的ECLK可选择12种QCL芯片，可覆盖3.2μm~13.7μm的波长范围。相比于Alpes Lasers外腔量子级联激光器而言，Block Engineering的外腔QCL的功率更低，但是Alpes Lasers的大功率激光器对中国是禁售的状态，比如BG7.3-10.2这个型号。此外BLock 能搭配原厂的MCT探测器，知道激光波长，设置好延迟可以同步输出光谱范围，比较方便的获得待测样品的红外吸收光谱，这一点得到了多个客户的认可。Block的调谐速度快，线扫速率 > 25 cm^-1/ms。

不过，有点遗憾的是，Alpes Lasers 的ECLK目前尚未上市销售，厂家目前正在开发具有改进性能的更新版本，预计将于2024年第三季度推出。对此，大家可以提前期待一下。