波長可変レーザーの種類

種類波長可変レーザー

波長可変レーザーの応用は、一般的に 2 つの主要なカテゴリに分けられます。1 つは、単一ラインまたは複数ラインの固定波長レーザーでは必要な 1 つ以上の離散波長を提供できない場合です。もう 1 つのカテゴリは、レーザ分光法やポンプ光検出実験などの実験や試験中は、波長を継続的に調整する必要がある。

多くの種類の波長可変レーザーは、波長可変連続波（CW）、ナノ秒、ピコ秒、またはフェムト秒パルス出力を生成できます。その出力特性は、使用されるレーザー利得媒体によって決まります。波長可変レーザーの基本的な要件は、広範囲の波長でレーザーを発光できることです。特殊な光学部品を使用して、発光帯から特定の波長または波長帯を選択できます。波長可変レーザーここでは、いくつかの一般的な波長可変レーザーを紹介します。

波長可変連続波定在波レーザー

概念的には、波長可変CWレーザーこれは最もシンプルなレーザー構造です。このレーザーは、高反射率ミラー、利得媒体、および出力結合ミラーで構成されており（図1参照）、様々なレーザー利得媒体を用いて連続波（CW）出力を得ることができます。波長可変性を実現するには、目標波長範囲をカバーできる利得媒体を選択する必要があります。

2. 波長可変連続波リングレーザー

リングレーザーは、キロヘルツ帯のスペクトル帯域幅を持つ単一の縦モードによる波長可変連続波出力を実現するために長年使用されてきました。定在波レーザーと同様に、波長可変リングレーザーも、利得媒体として色素やチタンサファイアを使用できます。色素は100kHz未満という極めて狭い線幅を実現でき、チタンサファイアは30kHz未満の線幅を実現します。色素レーザーの波長可変範囲は550～760nm、チタンサファイアレーザーの波長可変範囲は680～1035nmです。どちらのタイプのレーザーの出力も、周波数倍増により紫外域まで到達させることができます。

3. モード同期準連続レーザー

多くのアプリケーションでは、レーザー出力の時間特性を正確に定義することが、エネルギーを正確に定義することよりも重要です。実際、短い光パルスを実現するには、多数の縦モードが同時に共振するキャビティ構成が必要です。これらの周期的な縦モードがレーザーキャビティ内で固定された位相関係を持つ場合、レーザーはモード同期されます。これにより、単一のパルスがキャビティ内で振動し、その周期はレーザーキャビティの長さによって決まります。アクティブモード同期は、音響光学変調器（AOM）、またはパッシブモード同期は、カーレンズを通して実現できる。

4. 超高速イッテルビウムレーザー

チタンサファイアレーザーは幅広い用途で実用性が高いものの、一部の生物学的イメージング実験ではより長い波長が必要となる。典型的な二光子吸収過程は、波長900nmの光子によって励起される。波長が長いほど散乱が少なくなるため、より深いイメージング深度を必要とする生物学的実験では、より長い励起波長を用いることで効率的に実験を行うことができる。

今日、波長可変レーザーは、基礎科学研究からレーザー製造、生命科学、健康科学に至るまで、多くの重要な分野で応用されています。現在利用可能な技術範囲は非常に広く、線幅の狭いシンプルな連続波（CW）波長可変システムから始まり、その狭線幅は高分解能分光、分子・原子捕捉、量子光学実験などに利用でき、現代の研究者にとって重要な情報を提供します。今日のレーザーメーカーは、ナノジュールエネルギー範囲で300 nmを超える波長範囲をカバーするレーザー出力を提供するワンストップソリューションを提供しています。より複雑なシステムでは、マイクロジュールおよびミリジュールエネルギー範囲で200～20,000 nmという驚異的な広帯域スペクトルを実現しています。