レーザーライン幅原理

レーザーレーザー生成の媒体に従って液体レーザー、ガスレーザーおよび固体レーザーに分けることができます。 最も一般的な半導体レーザーは一種の固体レーザーです。半導体レーザーは電気的に駆動されるダイオードです。

レーザーには多くのパラメータがありますが、主な技術パラメータには、波長、出力電力、動作電圧、線幅、線の長さ、形状サイズ、レーザー発散角度、スポットモード、変調モードは、これらの主要な技術的パラメータを知っているだけで、必要なレーザーを選択できます。

レーザー線幅、レーザー光源から放出されるスペクトルの半高さの全幅、つまり、ピークの半分の高さに対応する2つの周波数の間の幅 (1/ Eもある)。 レーザーからの光、レーザー振動、1つ以上の縦モードがあり、各縦モードの周波数範囲はレーザー線幅です。 各縦モードの周波数幅と縦モード間の間隔は2つの異なる概念であることに注意してください。 縦モード間隔は、2つの隣接する縦モードの中心周波数の差です。

レーザー線幅は、共振器の品質係数によって決定されます。キャビティの品質係数が高いほど、レーザー線幅は狭くなります。 レーザー媒体の利得を考慮した後、レーザーの線幅の理論的限界は、利得媒体の自発放射によって決定される。 たとえば、he-Neの場合、線幅の理論的限界は約10 ^-3Hzのオーダーです。

線幅は主に、励起された原子またはイオンの自発放出、位相ノイズ、機械的振動、および共振器の温度ジッタの影響を受けます。 線幅が小さいほど、スペクトル純度が高くなります。つまり、レーザーのモノクロは良好です。 このような特性を有するレーザは、通常、非常に少ない位相または周波数ノイズおよび非常に少ない相対強度ノイズを有する。 同時に、レーザーの線幅が小さいほど、コヒーレンスが強くなり、これは非常に長いコヒーレンス長として示される。

レーザー加工材料の自然な利得線幅の制限のために、狭い線幅レーザーの出力は、従来の発振器自体によって直接実現することはほとんどできません。 狭線幅レーザーの動作を実現するには、通常、フィルター、グレーティング、ゲインスペクトルの縦弾性率を制限または選択し、各縦モード間の純利益差を増やして、レーザーに縦モードの振動がいくつかまたは1つだけあるようにする他のデバイス共振器。 このプロセスでは、外部環境の振動や温度変化によって引き起こされるスペクトルの広がりを最小限に抑えるために、レーザー出力に対するノイズの影響を制御することがしばしば必要です。 また、位相または周波数のノイズスペクトル密度の分析と組み合わせて、ノイズ源を理解し、レーザーの設計を最適化して、安定した狭い線幅のレーザー出力を実現することもできます。