染料激光器与其它激光器相比较的突出特点是激光波长可调谐。为了实现精确的调谐和获得较窄的线宽，需要有一个带有波长选择装置的谐振腔。经常采用的波长选择装置有光栅、棱镜、F-P标准具、双折射滤光片、分布反馈装置、电控调谐元件等。下面介绍几种典型的调谐系统。

1．光栅调谐

图（1）是一种光栅一反射镜调谐腔，放在腔中的光栅G₁具有扩束和色散作用。G₁的不同波长的一级衍射光相对反射镜R₂来说，有不同的入射角。于是，当旋转R₂使某一波长的入射角为零时，该波长光便能低损耗地返回谐振腔，形成振荡。因此，旋转R₂便起到了调谐作用。

图（1） 光栅─反射镜调谐腔

2．棱镜调谐

图（2）是一种折叠式纵向泵浦染料激光器原理图，腔内放置的棱镜是一种色散元件。利用棱镜的色散特性，将泵浦光耦合到腔内，并与染料流形成同轴泵浦形式。由于棱镜的色散作用，一束来自M₃、M₂的不同波长的光，将有不同的折射方向，当旋转平面反射镜M₁使其与某一波长的光垂直时，该波长光便能返回谐振腔，形成振荡。因此，旋转M₁便实现了调谐作用。为了获得更窄的带宽或精调谐，也可在长支路的平行光束中插入一个或多个F－P标准具。

图（2）棱镜调谐腔

3．双折射滤光片调谐

利用双折射滤光片调谐，是目前染料激光器广泛采用的调谐方法，国内外的Ar^＋激光、YAG倍频激光泵浦的染料激光器，都使用这种方法调谐。图（3）给出的典型染料激光器就是利用双折射滤光片进行调谐的。这是一种单纵模环行腔染料激光器，工作物质是以喷流方式循环工作的染料喷膜，泵浦光源是Ar^＋激光器；谐振腔是8字形环行腔，可实现单向行波振荡，消除了空间烧孔效应，提高了振荡效率。双折射滤光片是调谐元件，标准具用以压缩线宽。这个激光器的典型参数是：环行腔L＝1.5米，用若丹明#p#分页标题#e#6G作激活介质，染料喷膜厚20mm，输出镜M₁的透过率T＝6％，用4瓦Ar^＋激光泵浦时，可获得500mW的单频输出，谱宽仅为2MHz。

图（3）典型染料激光器原理图

液体染料工作物质的能带很宽，这就使它成为锁模激光器所要求的良好的激活介质。七十年代，人们利用同步泵浦锁模染料激光器获得了ps量级的光脉冲，后来又利用碰撞锁模染料激光器及腔外脉冲压缩技术，将光脉冲宽度压缩到6fs。