レーザー線幅の最小化

の最小化レーザー線幅

レーザーの線幅はレーザーの種類に直接関係しています。レーザー線幅は、レーザー設計を最適化し、外部ノイズの影響を可能な限り最小限に抑えることで最小化できます。最初のステップは、量子ノイズと古典ノイズのどちらが支配的であるかを特定することです。これは、その後の測定に影響を与えるからです。

共振器内電力が高く、共振器損失が低く、共振器往復時間が長い場合、レーザ（主に自然放出ノイズ）の影響はごくわずかです。古典的ノイズは機械的クリープによって引き起こされる可能性があります。この変動は小型で短いレーザー共振器を使用することで軽減できますが、共振器が短い場合、長さの変動がより大きな影響を及ぼすことがあります。適切な機械設計により、レーザー共振器と外部放射との結合を低減し、熱ドリフト効果を最小限に抑えることができます。また、励起光パワーの変動によって引き起こされる利得媒質の熱変動もあります。

ノイズ特性を改善するには、他の能動的な安定化装置を採用する必要があるが、最初は実用的な受動的な方法を採用するのが最善である。単一周波数固体レーザーとファイバーレーザー数キロヘルツ、時には1KHz未満になることもあります。アクティブ安定化法を用いることで、1KHz未満の線幅を実現できます。レーザーダイオードの線幅は通常MHZ単位ですが、外部共振器型ダイオードレーザー、特に高精度基準共振器を備えた光帰還型ダイオードなどでは、KHzまで低減することも可能です。

注目すべきは、場合によっては、レーザー光源非常に狭い光幅を生成するためには必要ありません。

1. コヒーレンス長が長い場合、コヒーレンス効果（弱い寄生反射による）によって光線の形状が乱れます。レーザー投影ディスプレイでは、スペックル効果が反射面の品質に影響を与える可能性があります。

2. 光が能動型または受動型の光ファイバーで伝送される場合、線幅が狭いと誘導ブリルアン散乱による問題が生じます。この場合、線幅を広げる必要があります。例えば、レーザーダイオードを電流変調するか、光変調器を用いて瞬時周波数を急速にジッタリングします。線幅は他の状況でも使用されます。また、光減衰の幅を表すためにも使用されます。