波長可変狭線幅レーザーの主な技術的アプローチ

主な技術ルートは波長可変狭線幅レーザー

調整可能な主な技術的経路狭線幅レーザー半導体外部空洞を備えた

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、精密測定といった分野における幅広い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、狭線幅で広い波長可変範囲を持つレーザーは、今後もこの技術の新たな応用を促進していくでしょう。

過去 50 年間の歴史は波長可変光源TLSレーザーは、レーザー技術の発展を大きく反映してきた。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）に取って代わられ、高出力システムは、波長可変固体レーザー（チタンサファイアレーザーなど）や光パラメトリック発振器（OPO）を用いた周波数変換Nd:YAGレーザーが主流となっている。安定した外部共振器を持たないダイオードレーザーは、低コスト・低性能市場を、線幅500kHzという狭さの市販DFBレーザーやDBRダイオードで埋め尽くしてきた。近年、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、さまざまな設計で多くの固体システムに取って代わり始め、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る。現在では、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る。しかしながら、外部共振器は依然として課題を抱えている。半導体レーザーそのシンプルさ、多機能性、優れた性能、そして非常に低コストであることから、多くの研究室で依然として一般的に使用されている光源としての地位を維持している。

現在、外部共振器型半導体を用いた波長可変狭線幅レーザーは、以下の分野で広く応用されている。

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：圧縮光

電磁的に透明でスローライト

時間と周波数の標準

レーザー分光法

波長可変狭線幅レーザーは、通常、コントローラ、レーザーダイオード、および周波数選択モジュールで構成されます。例えば、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などです。外部共振器半導体を用いた波長可変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、極めて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ます。レーザーの周波数安定性を高めるために、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。例えば、PDH周波数安定化技術を使用してレーザー波長を光学超安定共振器にロックすることで、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。