1. 引言
随着光通信技术的快速发展，对半导体激光器的光谱调谐范围和线宽特性提出了更高的要求。优化光源的线宽特性可以提高光通信系统的传输长度和传输容量；拓展光源的光谱调谐特性可以减少光通信网络中激光器的数量，提高通信网络灵活性，有利于实现通信系统的小型化、集成化，从而降低成本 [1] 。可调谐外腔半导体激光器(TECDL)通过引入衍射光栅等光学反馈元件来提供光反馈，增大谐振腔品质因数(Q值)，将激光器线宽压窄至千赫兹级别，将外腔光学反馈元件同时作为调谐元件，实现了波长宽范围调谐(大于100 nm)、单模输出、大激光功率、稳定输出光谱、大边模抑制比等优良性能，并且易与光纤耦合。相比于其他激光器(光纤激光器、固体激光器等)，可调谐半导体激光器具有单纵模、窄线宽、输出波长连续可调、相位噪声低等突出的优点。此外可调谐窄线宽激光光源还在高分辨率光谱分析 [2] 、波分复用系统 [3] 、气体检测 [4] 、空间相干激光通信 [5] 、生物医学 [6] 、原子钟计时 [7] 等领域有着广泛的应用。
本文首先从TECDL的基本结构原理出发，根据外腔结构不同对TECDL进行分类，阐述了不同类型的TECDL的基本结构，以及它们的波长调谐原理。然后讨论了不同类型TECDL的最新研究进展，分析了各自的特点、关键技术及应用领域。最后，对目前ECDL的整体发展现状进行总结，并讨论了TECDL面临的挑战和潜在的发展方向。
2. TECDL原理
TECDL结构通常是由有源增益内腔部分和无源反馈外腔部分构成，有源增益内腔部分一般为增益芯片，用于提供光谱增益，它的增益谱范围决定了激光器的最大波长调谐范围；无源反馈外腔部分通常由光栅、滤波器、波导等光学反馈元件构成，激光器的波长调谐和线宽压窄功能主要通过外腔实现。TECDL原理结构如图1所示。
半导体激光器两端面构成的谐振腔为内腔，半导体激光与外腔镜之间构成的谐振腔称为外腔。外腔镜将半导体激光部分输出光反馈回内腔，反馈光与内腔光场发生相互作用，外腔镜选择特定的波长输出激光。根据谐振腔结构设计和外腔反馈光学元件的不同，将TECDL主要分为衍射光栅型、光纤光栅型和波导型等。
Figure1. Principle structure diagram of TECDL
图1. TECDL原理结构图
3. TECDL结构及其国内外研究进展
3.1. 衍射光栅结构
衍射光栅作为反馈元件的TECDL主要有Littrow结构和Littman结构。
3.1.1. Littrow结构
Littrow结构如图2所示。
对于Littrow结构，系统主要由半导体激光增益芯片、光学准直透镜、衍射光栅等组成。入射光经光栅衍射分为两路：反馈光和输出光。激光增益芯片输出的光束经准直透镜准直，照射到光栅上发生衍射，产生的一级衍射光沿入射光路反馈回激光增益芯片的有源区，激光增益芯片的反射端面和光栅构成谐振腔，零级光作为输出激光。根据谐振腔的谐振模式公式(1)和光栅最小损耗波长公式(2)，可得出满足条件的激射波长。
(1)
(2)
其中L为激光器外腔长度，λ为激射波长，q为模式数，d为光栅常数，θ为入射角。光栅角度θ决定反馈光波长，改变光栅角度，从而调整谐振腔的激射波长，实现波长调谐的功能，反馈使特定波长模式增益起振，其它模式衍射损耗，通常光栅一级衍射光用作反馈，零级衍射光输出，所以，这种结构的外腔激光器还能获得窄线宽输出以及得到相对较高的输出功率。
Littrow结构具有较宽的波长调谐范围(100 nm甚至亚微米)，可实现精细调节、结构简单易实现、输出功率较高等优点。目前，国内外多所大学以及诸多研究机构都对其开展了深入的研究，下面介绍近十年来Littrow结构TECDL的研究进展。
2011年，孙艳光等 [8] 提出了一种利用锆钛酸铅镧电光偏转器作为波长调谐元件构成的稳定Littrow型可调谐外腔半导体激光器，结构如图3所示，压电陶瓷上下表面有一对平行的梯形电极，调整电压可以改变光束入射光栅角度，在780.5 nm处实现了420 GHz的单模大调谐范围。
Figure 3. Littrow structure of TECDL
图3. Littrow结构TECDL
2012年，Britzger等 [9] 提出了一种基于衍射光栅的二阶Littrow型ECDL，采用三端口光栅耦合腔，原理是使用光栅二阶衍射光沿入射光路返回增益芯片，选择一级衍射方向为垂直光栅方向进行激光输出，一阶衍射效率越低，光栅反射率就越高，耦合腔精细度也就越高，该激光器调谐范围超过几千兆赫兹。
2013年，Cai H等 [10] 提出了一种基于MEMS (微机电系统)的Littrow型可调谐外腔半导体激光器。该激光器由半导体增益芯片、光纤透镜、抛物面反射镜、光栅(MEMS调谐元件)构成，如图4所示。光束由棒透镜准直，由反射镜反射，再由光栅衍射，然后在耦合到增益芯片之前再次反射。闪耀光栅围绕
Figure 4. Schematic of the proposed MEMS tunable laser with a 3D micro-optical coupling system
图4. 所提出的具有3D微光学耦合系统的MEMS可调谐激光器的示意图
远程枢轴旋转以进行波长调谐，所选波长被衍射回增益芯片，并在激光腔(增益芯片和外腔)中放大。该激光器可连续调谐48.3 nm (1531.2 nm~1579.5 nm)，SMSR为28 dB。与其他可调谐激光器相比，紧凑的MEMS可调谐激光器具有调谐速度快、调谐范围大等优点。
2015年，李斌等 [11] 采用了反射式全息光栅作为光反馈元件，构建Littrow结构的405 nm外腔蓝紫半导体激光器。通过光栅线与增益芯片pn结平面平行的方式，实现光谱线宽从1 nm压窄至0.1 nm，中心波长的输出功率高达1.24 W，调谐范围为3.6 nm (443.9~447.5 nm)的可调谐大功率蓝光激光。
2017年，高志强等人 [12] 采用闪耀光栅作为光反馈元件研制1.53 μm外腔式半导体激光器，研究了光栅衍射角、温度、电流对激光器输出特性的影响和P-I特性。利用单角度面(SAF)型芯片、改进型Littrow 外腔结构实现了激光器宽调谐、单纵模激光输出，连续运转模式下最大调谐范围可达132 nm，最高输出功率60 mW；脉冲运转模式下最大调谐范围126 nm，最高输出功率26.8 mW；连续模式下获得最窄线宽 25 pm。
2018年，Guo等 [13] 提出了一种使用反射镜与光栅结合的Littrow结构的外腔半导体激光器，反射镜平行于光栅，实现更宽的无跳模调谐范围并保持输出光方向不变。通过理论计算得出，最大无跳模可调谐范围可达到4.34 nm，输出光方向横向偏移量仅为0.033 mm。计算结果表明减小初始外腔长度有利于获得较宽的调谐范围和较小的输出光束横向位移。
2019年，Podoskin等 [14] 研究了基于反射衍射光栅的Littrow结构外腔和基于低光损耗的非对称异质结构的高功率半导体激光器。外腔激光器的连续波光输出功率可达13 W，线宽为0.15 nm。结果表明，激光芯片的长度减少到1500 μm可以将激光光谱的调谐范围扩展到100 nm，边摸抑制比为45 dB。
2020年，刘野等 [15] 采用2400 line/mm和1800 line/mm两种刻线密度的反射式全息光栅作为外部反馈元件搭建638 nm外腔半导体激光器，结构如图5所示。在120 mA的注入电流下，刻线密度为2400 line/mm的光栅外腔激光器的输出功率是45.2 mW；采用刻线密度为1800 line/mm的光栅外腔激光器的输出功率是38.7 mW，光谱线宽均压窄至3.5 pm，分别了实现了9.4 nm和10.5 nm宽度的波长调谐。
Figure 5. 638 nm external cavity semiconductor laser structure
图5. 638 nm外腔半导体激光器结构
2021年，Wang Yan等 [16] 研发了1.5 µm波段基于InAs/InP量子点激光器的littrow结构TECDL，调谐范围达到了92 nm，500 mA电流下最大输出功率为6.5 mW。
2023年，苏鹏等 [17] 选用970 nm宽条形半导体激光器为增益器件，构成Littrow型TECDL，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，研究了光栅在不同入射光偏振放置条件下的外腔激光器的输出光谱特性。结果表明相比P偏振入射方式的激光器，S偏振入射方式的光栅外腔激光器的输出光谱较窄，最终该结构实现了27.87 nm的波长调谐范围，光谱线宽压窄至0.2 nm，输出功率达1.11 W，该激光器外腔结构及偏振入射方式结构如图6所示。
Figure 6. Schematic diagram of the structure of grating external cavity semiconductor lasers (a) P-polarized incident structure (b) S-polarized incident structure
图6. 光栅外腔半导体激光器结构图(a) P偏振入射结构(b) S偏振入射结构
国内外研究人员为了提升Littrow结构TECDL的性能从各方面进行了深入研究，实现调谐元件的多样化和扩大了调谐范围，同时提高了激光器输出功率，在光谱线宽窄化上有了显著进步。由于可以实现较宽的波长调谐范围和高光谱分辨率，该类型激光器多应用于气体光谱检测、工业过程控制及精密测量校准等领域。
3.1.2. Littman结构
Littman结构是在Littrow结构的基础上加了一个反射镜，其光栅部分固定不动，反射镜起调谐作用，通过控制反射镜角度，将入射光原路返回，结构如图7所示。
Littman结构20世纪90年代应用于TECDL中，目前该结构已成为TECDL的经典结构类型之一。
2009年，陈迪俊等 [18] 研究了Littman-Metcalf结构TECDL的偏振特性，分析了TECDL的偏振性能，对提高TECDL的偏振性能和开发具有圆形或椭圆形偏振输出的激光器有帮助。
2012年，Di Zhang等 [19] 提出了一种基于简单单轴MEMS反射镜的Littman型外腔可调谐半导体激光器。该器件结构紧凑，具有可连续调谐的能力与超窄的线宽。实验结果表明该激光器在C波段可获得约40 nm的宽波长调谐范围，窄线宽小于50 kHz，在整个调谐范围内可获得±1 GHz的高波长精度。该激光器在单载波偏振复用正交移相键控(PM-QPSK)和多载波正交频分复用(OFDM)相干系统中均表现出优异的性能。
2013年，魏芳等 [20] 报道了一种采用星形柔性铰链调谐结构的Littman结构TECDL，该结构坚固紧凑，实现了工作波长为780 nm的单模输出，其线宽为200 KHz，无跳模调谐范围大于80 GHz。
2014年，Hai Gong等 [21] 基于“非完美”转轴点的内腔和外腔同步调谐技术对774.5 nm的Littman-ECDL进行了无跳模范围扩展试验，获得了优于78 GHz的连续单纵模调谐输出。
2016年，罗威等 [22] 报道了一种基于Littman-Metcalf结构的6.9 µm波段外腔量子级联激光器，通过旋转反射镜，实现了调谐范围1340~1640 cm−1，范围超过300 cm−1的连续调谐，线宽小于0.14 cm−1。
Figure 8. Structure of the micro-Littman–Metcalf laser system
图8. 微型Littman-Metcalf激光系统结构
2017年，Jiménez A等 [23] 提出了一种基于微型Littman结构、体全息光栅和微透射光栅三种结构的小型TECDL，其结构如图8所示。这种小型激光器被封装在紧凑的空间内，具有输出功率高、窄线宽、可调谐、边摸抑制比高等特点，可实现便携性和手持设备操作。该激光器功率超过50 mW，边摸抑制比达到60 dB，线宽小于100 kHz，调谐范围达到GHz级。
2018年，Chichkov等 [24] 研究了3.2 µm基于GaSb的级联I型量子阱可调谐激光器的研究。该激光器采用改进型Littman-Metcalf结构，选用刻线密度为450 line/mm的光栅作为外部谐振腔的调谐元件，增益芯片是具有窄脊波导结构的级联泵浦GaSb芯片，如图9所示。该激光器室温下连续波输出功率达到8 mW，波长调谐范围超过了300 nm (3 µm波段)。
Figure 9. Structurep of wavelength tunable GaSb-based quantum well laser
图9. 波长可调谐GaSb基量子阱激光器的结构
2020年，Morten Hoppe等 [25] 设计了一种基于Littman结构的GaSb可调谐外腔半导体激光器。该Littman外腔半导体激光器包括准直半导体激光芯片、MEMS反射镜和反射光栅。可连续调谐105 nm (1480 nm~1600 nm)，SMSR大于50 dB。
2023年，盛立文等 [26] 采用闪耀光栅作为外腔反馈元件，设计了一台1550 nm波段的基于Littman-Metcalf结构的宽范围无跳模外腔TECDL。利用一端镀有增透膜的单角度面半导体增益芯片作为本征腔种子源，通过合理优化外腔结构参数，在410 mA工作电流下，实现了100 nm宽度的无跳模波长调谐、峰值输出功率为16.95 dBm，边模抑制比为65.54 dB。
Littrow和Littman结构TECDL，都是通过改变外腔中选模器件的倾斜角度来实现波长的选择，区别在于Littman结构的激光器经过两次光栅衍射选择波长，所以相比于Littrow结构具有更好的模式选择特性，线宽可到达百kHz量级，并且调谐范围仍能保持在较宽的范围，甚至有所提升。但由于引入额外的光学元件，进一步增加了系统的复杂程度。该结构仍存在系统尺寸较大、光路的装调难度高、易受外部光噪声影响等问题，比Littrow结构ECDL具有更高的损耗。Littrow-TECDL与Littman-TECDL性能参数对比分析如表1所示。
Table 1. Comparison of diffraction grating type TECDL performance parameters
表1. 衍射光栅型TECDL性能参数对比
3.2. 光纤光栅结构
光纤光栅型是在外腔型半导体激光器中引入光纤布拉格光栅(FBG)结构，即在增益芯片的一端镀增透膜，通过锥形光纤透镜与外部谐振腔中的光纤光栅进行耦合，形成光纤布拉格光栅型外腔半导体激光器(FBG-TECDL)，结构如图10所示。
FBG具有窄带高反射率的特性，此结构的激光器可通过改变光纤长度和布拉格波长实现腔长延长和模式调谐，相比于Littrow结构和Littman结构，光纤光栅结构更简单，稳定性好，极窄的线宽特性以及良好的动态单模特性。通过调整FBG的温度或者外界施加的应力，可以改变光纤光栅的布拉格波长，从而实现对FBG-TECDL波长的调谐功能。
国外对FBG-TECDL的研究较早，最初英国电信实验室研究的F-P腔耦合光纤光栅外腔实现了50 kHz的线宽输出，随后，美国贝尔实验室和日本NTT公司也都开展了光纤光栅外腔激光器的研究。近年来，国内中科院半导体所、上海光机所等科研机构也都对FBG-TECDL进行了研究。
2011年，Loh W等 [27] 报道了一种1550 nm波段高功率、窄线宽的FBG-TECDL。该激光器通过透镜光纤，将一个双通道弯曲沟道平板耦合光波导放大器和一个FBG耦合，实现洛伦兹线宽为1 kHz，输出功率370 mW。
2014年，Duraev V P等 [28] 报道了一种基于单模FBG的外腔型单频可调谐半导体激光器，实现调谐范围1.5 nm，调谐步长小于0.02 nm，输出功率10 mW，线宽10 kHz。
2015年，潘碧玮等 [29] 采用多量子阱掩埋条形增益芯片和拉锥FBG，制作了1.5 μm波段FBG-TECDL，结构如图11所示 [17] 。该结构实现了30~250 mA驱动电流下线宽小于15.48 kHz，实测最小线宽为6.42 kHz，频率稳定度为7.2 × 10−8/s，边模抑制比大于40dB，最大出纤功率大于10 mW。
Figure 11. Structure of integrated FBG-TECDL
图11. 集成FBG-TECDL结构
2017年，Zhang L等 [30] 报道了1550 nm波段热调谐窄线宽FBG-TECDL，实现了35 kHz线宽和65 pm/℃的线性调谐速度，连续无模式跳变调谐范围为0.5 nm。
2018年，杜悦宁等 [31] 报道了光纤光栅自注入锁定的窄线宽外腔半导体激光器，在1550 nm波段实现最小洛伦兹线宽小于1 kHz，最大输出功率12 mW，SMSR超过50 dB。
2020年，Gao S等 [32] 利用光纤光栅和分布式反馈激光器的温度进行波长调谐。当光纤光栅在40℃，DFB在10℃时，输出1550.32 nm和1552.40 nm的双波长激光。二者的工作温差从30◦C变到0℃时，波长间隔可从2.08 nm调节到5.34 nm，实现波长调谐。
2021年，梁虹等 [33] 利用单角度面半导体增益芯片及FBG，研制了1310 nm波段的可调谐外腔半导体激光器。该ECDL集成在一个紧凑的蝶形封装结构中，当工作温度和电流设置为25℃和280 mA时，ECDL的发射波长为1309.8 nm，3 dB洛伦兹线宽为18 kHz。另外，在工作温度为25℃时，激光无跳模电流调谐范围为7 GHz，调谐系数为47 MHz·mA−1。该ECDL可广泛应用于光纤传感和光纤通信等领域。
FBG-TECDL具有结构简单、低噪声输出、体积小、成本低、稳定性好、成本低等优点，该激光器的线宽可以达到几kHz，甚至1 kHz以下，是其最突出的特点。但因其调谐方式受限，波长调谐范围很小，一般仅有几nm。目前，FBG-TECDL的制备工艺已较为成熟，可广泛应用于分布式光纤传感领域、相干光谱分析、合成孔径雷达等领域。
3.3. 波导结构
波导结构通常是由半导体光放大器(SOA)和集成光子芯片外腔耦合。SOA提供增益放大，集成光子芯片外腔进行波长选择，图12为硅基波导的TEDCL的典型结构。SOA耦合到硅基波导的光波通过两个微环谐振器(MRR)发生滤波，其原理是设置两个MRR的半径略微不同，自由光谱范围(FSR)为：
(3)
其中，λ为激光波长，r为MRR半径，neff为MRR硅波导有效折射率。两个MRR的透射光谱相互叠加，相互匹配峰的波长通过模式竞争决定激射波长，通过热光效应，调节Pt加热器，MRR的FSR发生变化，导致传输峰移动，然后通过游标效应，可以在宽范围内进行波长调谐。
这种系统在可靠性、低功耗性、波长可调谐性、线宽特性等方面远远优于基于分立式元件的激光器系统。目前常用的MRR光波导有Si基、SiON基、Si3N4基等。随着新一代MRR-TECDL的发展，线宽已可以达到百Hz量级，波长调谐范围已可达百nm以上。但波导与增益芯片的耦合损耗仍较高，限制了激光输出功率的提高。
Figure 12. Structure of silicon based waveguide TECDL
图12. 硅基波导TECDL结构
基于MRR的半导体激光器于20世纪90年代就有研究人员对其探究，近些年更是发展飞速，衍生出了各种不同的波导材料、结构等。单个MRR因其光谱输出仅为梳状谱，往往将它与其他可以实现调谐功能的元件进行混合集成，实现波长调谐的功能。
2009年，Chu T等 [34] 研究人员提出采用硅光子技术制作TECDL。采用InP基的SOA作为增益芯片，与SOI衬底上制作的双MRR进行外腔耦合。通过双MRR的热光效应和游标效应实现波长调谐功能，在C或L波段达到了38 nm的波长调谐范围，调谐功耗为26 mW。
2011年，Yoon K H [35] 报道了基于聚合物布拉格反射器(PBR)和单个MRR的TECDL的研究。该激光器的谐振腔由PBR、增益芯片、单个MRR构成，通过PBR的高热光效应进行波长调谐控制，结合作为梳状反射器的环形谐振腔的预定模间距进行离散调谐，当PBR的反射波长与MRR的某一反馈波长叠加一致时，单模振荡激射。在1550 nm波段调谐范围为14.5 nm，离散步长0.8 nm，输出功率最高0.6 mW。
2014年，Debregeas H等 [36] 报道了一种基于硅环谐振器和马赫曾德尔干涉仪(MZI)的反射型SOA和SiO2平面光波导混合集成的TECDL。外腔由两个MRR组成，第一个MRR的FSR设置为25 GHz，第二个MRR内集成MZI，通过改变环之间的游标系数来修改外腔设计以进一步扩大调谐范围，实现了输出功率5 dBm、C波段35 nm调谐范围，超窄线宽2 kHz。
2015，S. Srinivasan等 [37] 通过异质集成，在增益芯片两侧各集成一个双MRR作谐振腔，波长调谐则通过热调谐MRR下方的波导实现的。该激光器粗调谐范围为29 nm，线宽160 kHz，SMSR超过40 dB，输出功率15 mW。
2016年，Fan Y等 [38] 报道了基于InP的反射型SOA和Si3N4外腔波导集成的TECDL，实现了在C波段超过43 nm的调谐范围，最小线宽约为90 kHz，SMSR为35 dB。
2017年，Fan Y等 [39] 报道了InP-Si3N4集成的TECDL，采用锥形波导高效率耦合InP-SOA和Si3N4波导，外腔波导由相位调节部分、可调环形镜和三个高Q值MRR组成，获得了最小线宽290 Hz和最大调谐范围81 nm。
2018年，Guan H等 [40] 报道了用于相干通信的宽调谐窄线宽III-V/硅基混合TECDL。通过双微环游标结构和Y型结连接组成的波长选择反射器，实现了以1550 nm为中心波长，调谐范围超过60 nm，最大输出功率为11 mW，SMSR可达55 dB，线宽为37 kHz。
2018年，Lin Y等 [41] 报道了基于Si3N4波导MRR的InP-TriPleX混合光子集成可调谐激光器的研究。该激光器外腔Si3N4波导平台由两个MRR组成，并且利用游标效应实现波长调谐，其结构如图13所示。该激光器在1550 nm波段实现了约50 nm的调谐范围，输出功率为10 dBm，SMSR超过50 dB，整个调谐范围线宽小于80 kHz，最窄线宽为35 kHz。
2019年，Xiang C等 [42] 报道了基于外部扩展Si3N4布拉格光栅和半导体激光增益芯片组成了超窄线宽固定波长混合激光器，实现激光输出功率24 mW，洛伦兹线宽320 Hz，波长为1544 nm。
2021年，Morton P A等 [43] 报道了一种新型相干可调谐激光器。基于CMOS的硅光子学平台设计和制造的，利用III-V材料的异质集成作增益部分与外腔波导耦合，包括相位控制部分、可调谐耦合器，以及Si基波导中的3个具有较大环形尺寸的超低损耗MRR。谐振腔为增益芯片左侧的可调谐反射器端和右侧的MRR端，并且输出端可以是可调谐反射器端，或者能滤除自发辐射噪声的影响的可调谐耦合器端。通过对MRR的温度控制，实现了118 nm波长调谐范围，覆盖S、C和L波段，洛伦兹线宽小于100 Hz，功率为15 mW。
2023年，苏庆帅等 [44] 报道了光反馈强度可调的自注入锁定窄线宽可调谐激光器。激光器由DFB激光器与Si3N4外腔芯片经端面耦合构成，Si3N4芯片除含有高 Q 值微环谐振腔外，还包含一个由MZI和环形镜构成的反射率可调反射镜，结构如图14所示。当反射镜的反射率增大至32%时，得到最佳噪声抑制效果，本征线宽低至60 Hz，积分线宽为15.47 kHz @ 1 ms，延时自外差线宽为4.5 kHz。
Figure 14. Structural of hybrid integrated self-injection locked narrow line width laser
图14. 混合集成自注入锁定窄线宽激光器的结构
MRR-TECDL具有成本低、功耗低、集成度高、尺寸小等优点，并且其线宽特性较好，可较容易达到几十kHz，而新一代MRR-TECDL的单个激光器波长调谐范围已可达百nm以上。但波导与增益芯片的耦合损耗仍较高，限制了激光输出功率的提高。MRR-TECDL常用在光通信领域，例如微波通信中的微波发生器、密集波分复用系统和DC收发器中的光源部分以及相干光传输等。
4. 总结与展望
TECDL由于具有宽调谐范围和窄线宽等突出特点而被广泛应用于激光雷达、光通信系统、光谱分析、原子钟计时等领域。本文对TECDL的结构及原理进行了分析，综述了近十年来该领域的研究进展。衍射光栅结构TECDL优势在于具有较宽的波长调谐范围。其中，Littrow结构比Littman具有更宽的调谐范围，且输出功率较大，而Littman结构具有更窄的线宽特性。这两种结构适用于对集成度和器件尺寸要求不高，但对波长调谐范围和光谱分辨率较高的领域。光纤光栅结构TECDL的线宽特性突出，但调谐范围有限，适用于调谐要求不高的高精度时频传递、光纤传感等领域。波导结构TECDL易于集成、体积小、成本低，整体线宽特性良好，适用于相干光通信、光传感等领域。在信息时代，相干光通信和车载激光雷达等领域的高速发展对激光光源的宽调谐范围和窄线宽特性提出了更高的要求。同时，系统的集成度、体积、可靠性也是TECDL在发展过程中面临的严峻挑战。目前，集成度高、性能较均衡的MRR-ECDL具有广阔的应用前景，通过优化光波导的材料、结构，提高光波导与增益芯片的耦合效率可以使得整体性能进一步提高。
基金项目
项目资助信息：海南省自然科学基金高层次人才项目(622RC671)、海南省自然科学基金项目(120MS031)、海南师范大学大学生创新创业开放基金(榕树基金)项目(RSYH20231165825X、RSXH20231165803X、RSXH20231165811X、RSYH20231165806X、RSMY20231165824X、RSYN20231165833X)、海南师范大学研究生创新科研项目(hsyx22022-81)和国家自然科学基金项目(62174046、62064004、61964007、61864002)。