染料激光器（dye laser）是目前應用最普遍的一類可調諧激光器。它的特點是增益高、效率高，輸出激光可在較寬的波段范圍內連續平穩地調諧，因而被廣泛地應用于高分辨率光譜學、激光光譜分析、同位素分離等領域。
染料激光器是以染料作為工作物質的激光器。當前能產生激光的染料已有350種以上。一般將染料溶于乙醇、苯、丙酮、水及其他溶劑中，配成10-5?10-3 mol/L 量級的濃度，裝入染料池中或者使其在管中循環使用，也可采用噴流的方法。
能產生激光的染料都有一個共輾雙鍵構成的生色系統。由于染 料分子的振動-轉動能級和電子能級耦合，共軸雙鍵的電子態比原子或離子的電子態的能級范圍寬很多，從而使染料激光器可調諧。 目前，染料激光器的波長可調諧范圍可達到340nm?1μm （不同波段使用不同染料，染料的品種對激光輸出波長起決定性作用），使 用倍頻器可使輸出波長進一步擴展到紫外區（即原子光譜分析最常用的波長范圍）。下表列舉數例說明染料的品種、溶液濃度和溶 劑性質對激光輸出波長的影響。
重要染料及其輸出激光的可調諧范圍弱
染料 | 溶劑 | 濃度 /(mol/L) | 輸出波長范圍/nm |
7-羥基-4-甲基香豆素 | 甲醇 | 1X10-2 | 380?420 |
甲醇（酸化） | 1. 2X10-3 | 467?532 | |
熒光素鈉 | 乙醇 | 2. 2X10-3 | 538?570 |
乙醇 | 1. 2X10-3 | 565?600 | |
乙醇 | 1. 5X10-3 | 591?637 | |
二甲基甲酰胺 | 1. 5X10-3 | 622?655 | |
甲酚紫 | 乙醇 | 2. 3X10-3 | 653?690 |
除上述因素外，染料溶液的溫度、激活區長度、諧振腔損 耗等對激光波長也有影響。.由此可知，要粗略地選擇染料激光 的波長可以通過選擇不同的染料、溶劑、濃度、酸度、溫度等來實現。
但是，當需要精細地調諧和獲得窄的線寬時，就需要用有波長選擇裝置(即調諧元件)的諧振腔。常用的調諧元件有以下幾種： 光柵、棱鏡、標準具、雙折射濾波片、電控調諧元件等。上圖所示為 Hansch 染料激光器設計元件的組成示意圖，它使用一個衍射光柵來完成波長的精細調諧。