レーザー線幅の最小化

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ます。レーザーの設計を最適化し、外部ノイズの影響を可能な限り最小限に抑えることで、レーザーの線幅を最小化できます。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かを判断することです。これは、その後の測定結果に影響するためです。

キャビティ内パワーが高い場合、共振器損失は低く、共振器の往復時間は長くなります。レーザ（主に自然放出ノイズ）の影響は非常に小さい。古典的なノイズは、機械的なクリープによって引き起こされる可能性がある。コンパクトで短いレーザー共振器を使用することで変動を軽減できるが、短い共振器では、長さの変動がより強い影響を与える場合がある。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、熱ドリフト効果も最小限に抑えることができる。また、ポンプパワーの変動によって利得媒体にも熱変動が生じる。

ノイズ性能を向上させるには、他のアクティブ安定化デバイスを採用する必要がありますが、最初は実用的なパッシブ方式を使用するのが最善です。単一周波数固体レーザーの線幅とファイバーレーザー数キロヘルツ、場合によっては1KHz未満です。アクティブ安定化方式を用いることで、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の範囲ですが、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フィードバックダイオードなどでは、KHzまで低減することも可能です。

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、弱い寄生反射によるコヒーレンス効果によって光ビームの形状が乱れる。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る。

2. アクティブまたはパッシブ光ファイバーで光が伝送される場合、線幅が狭いと誘導ブリルアン散乱により問題が生じます。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で変調したり、光変調器を使用して瞬時周波数を高速にジッターさせたりします。線幅は他の状況でも使用されます。線幅は、光減衰の幅を表すためにも使用されます。