Odborné znalosti

Jaká je šířka laserové čáry?

2021-06-17
Šířka laserové čáry, plná šířka v polovině maxima emisního spektra zdroje laserového světla, tj. poloviční výška píku (někdy 1/e), která odpovídá šířce mezi dvěma frekvencemi.
Světlo je vyzařováno laserem. Poté, co laser osciluje, je generován jeden nebo více podélných režimů a frekvenční rozsah každého podélného režimu je šířkou čáry laseru. Všimněte si, že šířka frekvence každého podélného režimu a interval mezi podélnými režimy jsou dva různé koncepty a interval podélných režimů je rozdíl mezi středními frekvencemi dvou sousedních podélných režimů. Šířka laserové čáry je určena faktorem kvality dutiny. Čím vyšší je kvalitativní faktor dutiny, tím užší je šířka laserové čáry. Po zvážení zisku laserového média je teoretický limit šířky čáry laseru určen spontánní emisí zesilovacího média. Například pro He-Ne je teoretický limit šířky vedení asi 10^-3Hz. Ve skutečných laserech samozřejmě existují různé mechanismy rozšiřování šířky čáry, takže šířka čáry laseru obecně nedosahuje svého teoretického limitu. Například u He-Ne je frekvence modu způsobená změnou teploty o 0,01 stupně.
Posun rychlosti je asi 0,1 MHz, skutečná šířka laserové čáry He-Ne může dosáhnout 1 MHz a šířka čáry pevnolátkových laserů může dosáhnout asi 1 angstrom.
O šířce čáry a spektrální šířce čáry zisku CO2 laseru Access Laser
Šířka zesílení: Frekvenční rozsah molekul CO2 závisí hlavně na složení plynu laseru. Pro Access Laser se pohybuje od 100 MHz do 250 MHz.
Šířka laserové čáry: Skutečný rozsah výstupní frekvence laseru je určen teplotou plynu laseru, optickým rezonátorem a pracovním režimem laseru. U laserů stabilizovaných Access Laserem, jako jsou Lasy-3S, Lasy-4S, Merit-S a Lasy-20S, může šířka spektrální čáry kdykoli dosáhnout 100 kHz nebo dokonce užší.
Stabilní laser vyvinutý společností Access Laser Company má mnoho spekter s intervalem asi 0,02μm. Každý tvar spektra je podobný červené křivce na obrázku výše.
Když je laser na výstupu, vybere se jedna ze spektrálních čar. Laserové záření bude mít šířku spektrální čáry Δω jako vzdálenost mezi polovinou maximální šířky ukázanou v křivce. Když je výstup laseru stabilní, zůstane v rozsahu spektrálních čar několik hodin.
Budicí frekvence stabilního laseru se bude driftovat o několik MHz každých 5-10 minut v přesné poloze v šířce zisku, ale v každém okamžiku je nižší než 100 kHz.
Pokud laser nepracuje v režimu CW, lze šířku spektrální čáry laseru (modrá křivka) výrazně rozšířit, ale je nutné ji modulovat změnou pracovního cyklu pomocí PWM signálu.