采用平面光栅搭建外腔压窄单巴条半导体激光器线宽,得到中心波长为 766.5 nm、线宽为0.12 nm的抽运光。抽运光经光束整形后聚焦到长度为8 mm的钾蒸气室中心,蒸气室内充有600 Torr (1 Torr=133.322 Pa)氦气作为缓冲气体。保持钾蒸气室温度为190 ℃,获得了中心波长为769.9 nm 、功率为138 mW的线偏振钾激光输出。

以速率方程模型为基础研究了光谱特性对半导体泵浦碱蒸气激光器性能的影响。结果表明: 碱蒸气激光器的运行存在最优温度, 温度和长度对碱蒸气激光器性能的影响是等价的, 可以定义一个与温度和长度无关的效率描述其它参量一定时激光器的最优效率; 泵浦谱宽对阈值泵浦强度的影响是线性的, 由于碱金属原子在谱线远翼具有较大吸收截面,即使泵浦谱宽几倍或十几倍于原子吸收谱宽时也可能获得较高的效率; 原子吸收谱宽对阈值泵浦强度的影响是非线性的, 随着原子吸收谱宽的增加激光器光-光效率出现饱和下降; 泵浦谱宽和原子吸收谱宽越宽, 半导体激光器由于温度或电流导致的中心波长漂移的影响越小, 实际中采用外腔压窄的半导体激光器阵列(谱宽小于200 GHz)可以控制其温度或电流漂移, 使得碱蒸气激光器的性能基本不受影响。