CN103326239B - 复合构型可调谐光栅外腔双模激光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其包括：增益器件、透镜、光栅、平面镜，其中增益器件一侧端面发出的光经透镜准直后入射到光栅表面(入射角为θ)而发生衍射，其波长分别为λ1和λ2的两束衍射光分别沿下述两种路径行进：第一、波长为λ1的m(m为非零整数)级衍射光沿入射方向原路返回(衍射角等于入射角θ)至增益器件，使得在光栅与增益器件另一侧端面之间形成波长为λ1的激光模式；第二、波长为λ2的n(n为非零整数，n≠m)级衍射光(衍射角为φ)经平面镜反射、光栅第二次衍射，沿原路返回至增益器件，使得在平面镜、经由光栅与增益器件另一侧端面之间形成波长为λ2的激光模式。

Description

复合构型可调谐光栅外腔双模激光器

技术领域

本发明涉及光学和激光技术领域，尤其涉及一种复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，该激光器可同时输出两种波长的激光。

背景技术

太赫兹波通常是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波，其高频端与远红外重叠，低频端与毫米波重叠。基于太赫兹波的光谱、成像、通信等技术在国防、安全检测、毒品检测、生物医学诊断、天文观测、环境监测、材料质量检测、卫星间通信、科学研究等诸多方面有着重要的应用前景。因此，太赫兹科学和技术备受人们关注，它涉及太赫兹波的产生、传输、探测、与物质的相互作用以及应用等各个方面(Y.-S.Lee，PrinciplesofTerahertzscienceandtechnology，Springerscience+businessmedia，LLC，NewYork，2009)。在太赫兹波的产生领域，出现了基于电子学、光子学、非线性光学、半导体光电子学等各类太赫兹辐射源，其中包括基于光混频和光学非线性差频两种机制的太赫兹源(D.SaeedkiaandS.Safavi-Naeini，Terahertzphotonics：OptoelectronictechniquesforgenerationanddetectionofTerahertzwaves，J.LightwaveTechnol.Vol.26，no.15，pp.2409-2423，2008)。上述两种方法产生太赫兹波的一个共同前提是需要频率差在太赫兹波段的两束光源。截至目前，用于上述应用的激发或泵浦光源种类很多，主要分为三大类：第一类是采用两个独立的激光器，这种方法需要精确控制两个激光器的光频以及精密稳定的光路调节，使用不便；第二种是各种单片集成的双模半导体激光器，它们能同时输出两个波长，并且体积小、成本低、但也有着功率较小、调谐带宽较小、器件工艺复杂等缺点；第三种是外腔双模激光器，它能同时输出两个波长的激光，且有着功率大、调谐带宽大、线宽窄等优点。为实现两个波长的同时输出，外腔双模激光器的构型有多种(C.-S.Friedrich，C.Brenner，S.Hoffmann，etal.，Newtwo-colorlaserconceptsforTHzgeneration，IEEEJ.Sel.Top.QuantumElectron.Vol.14，no.2，pp.270-275，2008)，如双利特罗构型、不同种类的双利特曼构型、傅立叶变换外腔构型等等。这些外腔构型都较为复杂，光路调整不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，该激光器可以同时输出两个波长的激光，并且具有结构简单、光学元件少、光路调整方便、波长调谐简单的特点。所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器作为激发源或泵浦源可以在光混频或光学非线性差频产生太赫兹波中得到应用。

本发明提供了一种复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，该激光器包括增益器件1、透镜2、光栅3、平面镜4，其中增益器件1一侧端面12发出的光经透镜2准直后入射到光栅3表面而发生衍射，产生波长分别为λ1和λ2的两束衍射光后分别沿下述两种路径行进：第一、波长为λ1的m级衍射光沿入射方向原路返回至增益器件1，使得在光栅3与增益器件另一侧端面11之间形成波长为λ1的激光模式；第二、波长为λ2的n级衍射光经平面镜4反射、光栅3第二次衍射，沿原路返回至增益器件1，使得在平面镜4、经由光栅3与增益器件另一侧端面11之间形成波长为λ2的激光模式，其中m和n为非零整数，且n≠m。

由增益器件1另一侧端面11发出的光经透镜5准直后的光束101可以作为输出光。该输出光束101中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式。

经透镜2准直的光束在光栅3表面的零级衍射光束102可以作为输出光。该输出光束102中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式。

经平面镜4反射的光束在光栅3表面的零级衍射光束103可以作为输出光。该输出光束103中包含波长为λ2的一种激光模式。

绕垂直于光束所在平面的任一轴31旋转光栅3可以同时调节波长λ1和λ2。

绕垂直于光束所在平面的任一轴41旋转平面镜4可以调节波长λ2。

当m＝2n时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的和λ2+λ1可同时调节，而且波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±(dsinφ)/n(其中d为光栅刻线的间距)，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的异侧时取“-”号。

对于上述m＝2n条件，特别地，当m＝2和n＝1时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的和λ2+λ1可同时调节，而且波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±dsinφ，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的异侧时取“-”号。

当m＝-2n时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的差λ2-λ1可同时调节，而且波长λ2与波长λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于-(dsinφ)/n。

对于上述m＝-2n条件，特别地，当m＝2和n＝-1时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的差λ2-λ1可同时调节，而且波长λ2与波长λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于dsinφ。

在透镜2和光栅3之间放置狭缝6。改变狭缝6的宽度，可同时调节输出光束101和102中波长为λ1和λ2的两种激光模式的功率。

在光栅3和平面镜4之间放置狭缝7。改变狭缝7的宽度，可调节输出光束101、102和103中波长为λ2的激光模式的功率。

增益器件1为量子阱器件或量子点器件。

本发明所提供的一种新型的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，该激光器可以同时输出两个波长的双模激光，与目前使用的双利特罗构型、不同种类的双利特曼构型、傅立叶变换外腔构型等光栅外腔双模激光器构型相比，具有结构简单、光学元件少、光路调整方便、波长调谐简单的特点。例如，当光路满足方程(a1)-(a4)或(a7)-(a10)时，同时旋转光栅3和平面镜4，即只需要一个旋转维度，即可实现λ2、λ1以及它们的和λ2+λ1的同时调节，并能保持波长λ2与λ1的差λ2-λ1不变；当光路满足方程(a1)、(a2)、(a5)、(a6)或(a11)-(a14)时，同时旋转光栅3和平面镜4，即只需要一个旋转维度，即可实现波长λ2、λ1以及它们的差λ2-λ1的同时调节，并能保持波长λ2与λ1的和λ2+λ1不变。所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器作为激发源或泵浦源可以在光混频或光学非线性差频产生太赫兹波中得到应用。

附图说明

图1是根据本发明优选实施例中的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器光路图。

图2是根据本发明另一优选实施例中的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器光路图。

图3是根据本发明中复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的波长调谐光谱。

图4是根据本发明中复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的波长λ2模式功率控制的光谱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1所示复合构型可调谐光栅外腔双模激光器光路图和图2所示光路中配置狭缝的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器光路图。如图1所示，本发明公开了一种复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，该激光器包括增益器件1、透镜2、光栅3、平面镜4，其中增益器件1一侧端面12位于透镜2的焦平面处，使得增益器件1一侧端面12发出的光经透镜2后被准直为平行光，该平行光入射到光栅3表面(入射角为θ)而发生衍射，产生波长分别为λ1和λ2的两束衍射光，并分别沿下述两种不同的路径行进。第一、波长为λ1的m(m为非零整数)级衍射光沿入射方向原路返回(衍射角等于入射角θ)至增益器件1，使得在光栅3与增益器件另一侧端面11之间形成波长为λ1的激光模式；第二、波长为λ2的n(n为非零整数，n≠m)级衍射光(衍射角为φ)经平面镜4反射、光栅3第二次衍射，沿原路返回至增益器件1，使得在平面镜4、经由光栅3与增益器件另一侧端面11之间形成波长为λ2的激光模式。其中光栅3起到分光和选模的作用。在所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器中，由于光路的巧妙配置，使得波长为λ1的m级衍射光和波长为λ2的n级衍射光同时能实现激光振荡，即光栅3同时选择了两种模式，使它们同时形成激光振荡。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，由增益器件1另一侧端面11发出的光经透镜5后被准直为平行光101，该平行光束101可以作为输出光。该输出光束101中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式。在通过旋转光栅3或平面镜4来调谐波长λ1和λ2时，该输出光束101的指向不随波长的改变而发生变化。这对于激光器的应用是非常有利的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，经透镜2准直的光束在光栅3表面的零级衍射光束102可以作为输出光。该输出光束102中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式，并且是平行光。在通过旋转平面镜4来调谐波长λ2时，该输出光束102的指向不随波长的改变而发生变化。在通过旋转光栅3来调谐波长λ1和λ2时，该输出光束102的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，经平面镜4反射的光束在光栅3表面的零级衍射光束103可以作为输出光。该输出光束103中包含波长为λ2的一种激光模式，并且是平行光。在通过旋转光栅3或平面镜4来调谐波长λ1和λ2时，该输出光束103的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，绕垂直于光束所在平面的任一轴31旋转光栅3可以同时调节波长λ1和λ2。在通过旋转光栅3来调谐波长λ1和λ2时，输出光束101的指向不随波长的改变而发生变化，这对于激光器的应用是非常有利的。输出光束102和103的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，绕垂直于光束所在平面的任一轴41旋转平面镜4可以调节波长λ2。在通过旋转平面镜4来调谐波长λ2时，输出光束101和102的指向不随波长的改变而发生变化，这对于激光器的应用是非常有利的。输出光束103的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，当m＝2n时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的和λ2+λ1可同时调节，而且波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±(dsinφ)/n(其中d为光栅刻线的间距)，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的异侧时取“-”号。在通过同时旋转光栅3和平面镜4来调谐波长λ1和λ2时，输出光束101的指向不随波长的改变而发生变化，这对于激光器的应用是非常有利的。输出光束102和103的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，当m＝2和n＝1时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的和λ2+λ1可同时调节，而且波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±dsinφ，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的异侧时取“-”号。在通过同时旋转光栅3和平面镜4来调谐波长λ1和λ2时，输出光束101的指向不随波长的改变而发生变化，这对于激光器的应用是非常有利的。输出光束102和103的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，当m＝-2n时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的差λ2-λ1可同时调节，而且波长λ2与波长λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于-(dsinφ)/n。在通过同时旋转光栅3和平面镜4来调谐波长λ1和λ2时，输出光束101的指向不随波长的改变而发生变化，这对于激光器的应用是非常有利的。输出光束102和103的指向是随波长的改变而发生变化的。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，当m＝2和n＝-1时，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，则波长λ2、λ1和它们的差λ2-λ1可同时调节，而且波长λ2与波长λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于dsinφ。在通过同时旋转光栅3和平面镜4来调谐波长λ1和λ2时，输出光束101的指向不随波长的改变而发生变化，这对于激光器的应用是非常有利的。输出光束102和103的指向是随波长的改变而发生变化的。

如图2所示，所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，在透镜2和光栅3之间放置狭缝6。改变狭缝6的宽度，可同时调节输出光束101和102中波长为λ1和λ2的两种激光模式的功率。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，在光栅3和平面镜4之间放置狭缝7。改变狭缝7的宽度，可调节输出光束101、102和103中波长为λ2的激光模式的功率。改变输出光束101、102中波长为λ2的激光模式的功率有助于实现双模激光器中两个模式的功率均衡，在光混频或光学非线性差频产生太赫兹波中的应用有利。

所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，增益器件1为量子阱器件。该增益器件1为有源发光器件，决定了所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的输出功率、调谐带宽等性能指标。

所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，增益器件1为量子点器件。该增益器件1为有源发光器件，决定了所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的输出功率、调谐带宽等性能指标。采用量子点增益器件1，可充分利用自组织量子点材料在生长过程中出现的本质尺寸非均匀性特点，实现大的调谐带宽。

下面详细描述如上所述本发明提供的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的技术原理。

增益器件1一侧端面12发出的光经透镜2准直并入射到光栅3表面而发生衍射，其波长分别为λ1和λ2的两束衍射光分别沿不同路径行进。

波长为λ1的m(m为非零整数)级衍射光沿入射方向原路返回至增益器件1，使得在光栅3与增益器件另一侧端面11之间形成波长为λ1的激光模式，则波长为λ1的入射光的入射角为θ，其m级衍射光的衍射角也为θ，根据光栅衍射方程有：

2dsinθ＝mλ1(a1)

其中d为光栅刻线的间距。

波长为λ2的n(n为非零整数，n≠m)级衍射光束经平面镜4反射、光栅3第二次衍射，沿原路返回至增益器件1，使得在平面镜4、经由光栅3与增益器件另一侧端面11之间形成波长为λ2的激光模式，则波长为λ2的入射光的入射角为θ，其n级衍射光的衍射角为φ，根据光栅衍射方程有：

d(sinθ±sinφ)＝nλ2，(a2)

上式中，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线30的异侧时取“-”号。

当上述两个方程同时得到满足时，该激光器中就同时存在波长为λ1和λ2的两种波长的激光，即所谓的双模激光。由增益器件1另一侧端面11发出的光经透镜5准直后的光束101中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式，可以作为输出光。经透镜2准直的光束在光栅3表面的零级衍射光束102中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式，也可以作为输出光。经平面镜4反射的光束在光栅3表面的零级衍射光束103中只包含波长为λ2的一种激光模式。

绕垂直于光束所在平面的任一轴31旋转光栅3，这时方程(a1)和(a2)中的角度θ和φ均发生改变，使得波长λ1和λ2均发生改变，即旋转光栅3可以同时调节波长λ1和λ2。绕垂直于光束所在平面的任一轴41旋转平面镜4，这时方程(a2)中的角度φ发生改变，使得波长λ2发生改变，即旋转平面镜4可以调节波长λ2。

当m＝2n时，由方程(a1)和(a2)可以得到：

λ2+λ1＝d(2sinθ±sinφ)/n，(a3)

λ2-λ1＝±(dsinφ)/n，(a4)

所以，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，即只改变角θ一个角度维度，即可实现λ2、λ1以及它们的和λ2+λ1的同时调节，而且波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±(dsinφ)/n，当角θ与角φ在光栅法线30的同侧时取“+”号，当角θ与角φ在光栅法线30的异侧时取“-”号。

当m＝-2n时，一般情况下取m为正、n为负，并且入射角θ与衍射角φ必定在光栅法线30的异侧，由方程(a1)和(a2)可以得到：

λ2+λ1＝-(dsinφ)/n，(a5)

λ2-λ1＝d(2sinθ-sinφ)/n，(a6)

所以，同时旋转光栅3和平面镜4并且保持衍射角φ不变，即只改变角θ一个角度维度，即可实现λ2、λ1以及它们的差λ2-λ1的同时调节，而且波长λ2与λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于-(dsinφ)/n。

实际应用中，可以尽量选择较低的光栅衍射级次，即尽可能便得m、n的绝对值为最小。因此，m、n可以做如下选择：

(一)、m＝2，n＝1，此时方程(a1)-(a4)写成：

dsinθ＝λ1，(a7)

d(sinθ±sinφ)＝λ2，(a8)

λ2+λ1＝d(2sinθ±sinφ)，(a9)

λ2-λ1＝±dsinφ，(a10)

(二)、m＝2，n＝-1，此时方程(a1)、(a2)和(a5)、(a6)写成：

dsinθ＝λ1，(a11)

d(sinφ-sinθ)＝λ2，(a12)

λ2+λ1＝dsinφ，(a13)

λ2-λ1＝d(sinφ-2sinθ)，(a14)

从以上技术原理的描述中可以看到，本发明所提供的能输出两个波长的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器与常规输出单一波长的利特罗构型外腔激光器或利特曼构型外腔激光器有本质上的区别。常规利特罗构型外腔激光器仅仅是利用了方程(a1)，实现单一波长的激光输出；而常规利特曼构型外腔激光器仅仅是利用了方程(a2)，实现单一波长的激光输出。本发明所提供的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，同时利用了方程(a1)和(a2)，激光器中同时存在波长不同的两种激光模式，能在同一个光束中同时输出波长不同的两种激光模式。

请参阅图2所示光路中配置狭缝的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器光路图，其中增益器件1采用量子点增益器件，可充分利用自组织量子点材料在生长过程中出现的本质尺寸非均匀性特点，实现大的调谐带宽。光栅3采用600g/mm刻线密度的平面刻划光栅，即光栅刻线间距d＝1.667微米，按照上述实施方案配置光路，并且取衍射级次m＝2和n＝1，进而得到一个所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的实例，并测量输出光束101的光谱。

请参阅图3所示复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的波长调谐光谱。通过旋转平面镜4得到一系列所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的输出光谱，该系列光谱是输出光束101的光谱，可以看到波长λ2随着平面镜4的旋转而发生了变化。

请参阅图4所示复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的波长λ2模式功率控制的光谱。通过调整狭缝7的宽度得到一系列所述复合构型可调谐光栅外腔双模激光器的输出光谱，该系列光谱是输出光束101的光谱，可以看到波长λ2和λ1激光模式的相对强度随着狭缝7的宽度的调整而发生了变化。有必要指出，改变输出光束101、102中波长为λ2的激光模式的功率有助于实现双模激光器中两个模式的功率均衡，在光混频或光学非线性差频产生太赫兹波中的应用有利。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，该激光器包括增益器件(1)、第一透镜(2)、光栅(3)、平面镜(4)，其中增益器件(1)一侧端面(12)发出的光经第一透镜(2)准直后入射到光栅(3)表面而发生衍射，产生波长分别为λ1和λ2的两束衍射光后分别沿下述两种路径行进：第一、波长为λ1的m级衍射光沿入射方向原路返回至增益器件(1)，使得在光栅(3)与增益器件另一侧端面(11)之间形成波长为λ1的激光模式；第二、波长为λ2的n级衍射光经平面镜(4)反射、光栅(3)第二次衍射，沿原路返回至增益器件(1)，使得在平面镜(4)、经由光栅(3)与增益器件另一侧端面(11)之间形成波长为λ2的激光模式，其中m和n为非零整数，且n≠m；

其中，波长为λ1的m级衍射光和波长为λ2的n级衍射光同时能实现激光振荡；

将增益器件(1)另一侧端面(11)发出的光经第二透镜(5)准直后的光束(101)作为第一输出光束，该第一输出光束(101)中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式，在通过旋转光栅(3)或平面镜(4)来调谐波长λ1和λ2时，第一输出光束的指向不随波长的改变而发生变化；

将经第一透镜(2)准直的光束在光栅(3)表面的零级衍射光束(102)作为第二输出光束，该第二输出光束(102)中包含波长为λ1和λ2的两种激光模式，在通过旋转光栅(3)来调谐波长λ1和λ2时，第二输出光束的指向是随波长的改变而发生变化的；

将经平面镜(4)反射的光束在光栅(3)表面的零级衍射光束(103)作为第三输出光束，该第三输出光束(103)中包含波长为λ2的一种激光模式，在通过旋转光栅(3)或平面镜(4)来调谐波长λ1和λ2时，第三输出光束的指向是随波长的改变而发生变化的。

2.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，通过绕垂直于光束所在平面的任一轴(31)旋转光栅(3)同时调节波长λ1和λ2。

3.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，同绕垂直于光束所在平面的任一轴(41)旋转平面镜(4)调节波长λ2。

4.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，对于波长λ1的m＝2n级衍射光和波长λ2的n级衍射光，通过同时旋转光栅(3)和平面镜(4)并且保持衍射角φ不变，来同时调节波长λ2、λ1和它们的和λ2+λ1，此时波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±(dsinφ)/n，其中d为光栅刻线的间距，且当入射角θ与衍射角φ在光栅法线(30)的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线(30)的异侧时取“-”号。

5.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，对于波长λ1的m＝2级衍射光和波长λ2的n＝1级衍射光，通过同时旋转光栅(3)和平面镜(4)并且保持衍射角φ不变，同时调节波长λ2、λ1和它们的和λ2+λ1，此时波长λ2与λ1之差λ2-λ1保持恒定并等于±dsinφ，其中d为光栅刻线的间距，且当入射角θ与衍射角φ在光栅法线(30)的同侧时取“+”号，当入射角θ与衍射角φ在光栅法线(30)的异侧时取“-”号。

6.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，对于波长λ1的m＝-2n级衍射光和波长λ2的n级衍射光，通过同时旋转光栅(3)和平面镜(4)并且保持衍射角φ不变，同时调节波长λ2、λ1和它们的差λ2-λ1，此时波长λ2与波长λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于-(dsinφ)/n，其中d为光栅刻线的间距。

7.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，对于波长λ1的m＝2级衍射光和波长λ2的n＝-1级衍射光，通过同时旋转光栅(3)和平面镜(4)并且保持衍射角φ不变，同时调节波长λ2、λ1和它们的差λ2-λ1，此时波长λ2与波长λ1之和λ2+λ1保持恒定并等于dsinφ，其中d为光栅刻线的间距。

8.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，在第一透镜(2)和光栅(3)之间放置狭缝(6)，通过改变狭缝(6)的宽度，同时调节第一输出光束(101)和第二输出光束(102)中波长为λ1和λ2的两种激光模式的功率。

9.根据权利要求1所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，在光栅(3)和平面镜(4)之间放置狭缝(7)，通过改变狭缝(7)的宽度，调节第一输出光束(101)、第二输出光束(102)和第三输出光束(103)中波长为λ2的激光模式的功率。

10.根据权利要求1-7任一项所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，其特征在于，所述增益器件(1)为量子阱器件。

11.根据权利要求1-7任一项所述的复合构型可调谐光栅外腔双模激光器，增益器件(1)为量子点器件。