狭線幅チューナブルレーザーの主な技術的ルート

主な技術的ルートは調整可能な狭線幅レーザー

調整可能な主な技術的ルート狭線幅レーザー半導体外部空洞付き

波長可変狭線幅レーザーは、原子物理学、分光法、量子情報、コヒーレント通信、リモートセンシング、精密計測といった幅広い分野における応用の基盤となっています。これらの分野において、よりシンプルで安価、かつ狭線幅で、より広い波長可変範囲を持つレーザーは、この技術の新たな応用を牽引し続けるでしょう。

過去50年間、調整可能な光源TLSレーザーは、レーザー技術の発展を大いに反映してきました。初期の色素レーザーは外部共振器型ダイオードレーザー（ECDL）に置き換えられ、高出力システムは、チタンサファイアレーザーなどの波長可変固体レーザーや、光パラメトリック発振器（OPO）を用いた周波数変換型Nd:YAGレーザーが主流となっています。安定した外部共振器を持たないダイオードレーザーは、低価格・低性能市場において、500kHzという狭線幅の商用DFBレーザーやDBRダイオードで埋め尽くされています。近年では、ファイバーレーザーや可変周波数ファイバーレーザーが、様々な設計の固体レーザーシステムに取って代わり始めており、より高い出力と優れた波長可変性、あるいはより狭い線幅を実現しています。今日では、周波数コムの登場により、優れた安定性と精度を維持しながら、あらゆる波長で周波数安定化レーザーを実現することが可能になっています。しかしながら、外部共振器型半導体レーザーそのシンプルさ、多機能性、優れた性能、そして非常に低いコストにより、多くの研究室で一般的に使用される光源としての地位を今も維持しています。

現在、外部共振器半導体を備えた調整可能な狭線幅レーザーは、次のような分野で広く応用されています。

レーザー冷却と捕捉

ボーズ・アインシュタイン凝縮

量子光学：圧縮された光

電磁的に透明な遅い光

時間と周波数の標準

レーザー分光法

チューナブル狭線幅レーザーは、通常、コントローラー、レーザーダイオード、周波数選択モジュールで構成されています。たとえば、レーザー周波数の選択と調整に使用されるグレーティング、またはキャッツアイ構造に基づくフィルターなどです。外部キャビティ半導体を備えたチューナブル狭線幅レーザーの重要な特性には、狭いレーザー線幅、低い周波数ドリフト、広い調整範囲などがあります。そして、これらの優れた特性は、非常に優れたレーザー駆動回路、レーザー全体の機械的安定性、および周波数選択の原理に依存しています。レーザーのより高い周波数安定性を実現するために、さまざまな種類のレーザー周波数ロックモジュールを追加できます。たとえば、PDH周波数安定化技術を使用してレーザー波長を光超安定キャビティにロックすることにより、レーザーの線幅を1 Hzレベルまで狭めることができ、周波数安定性は< 3× 10-15 @ 1 sに達します。