Riduzione al minimo della larghezza della linea laser

Minimizzazione dellarghezza della linea laser

La larghezza di linea di un laser è direttamente correlata al tipo di laser. La larghezza di linea può essere ridotta al minimo ottimizzando il design del laser e riducendo al minimo l'influenza del rumore esterno. Il primo passo è determinare quale sia dominante, il rumore quantistico o il rumore classico, poiché ciò influenzerà le misurazioni successive.

Quando la potenza intracavità è elevata, la perdita del risonatore è bassa e il tempo di andata e ritorno del risonatore è lungo, il rumore quantistico dellaser(principalmente rumore di emissione spontanea) ha un impatto molto limitato. Il rumore classico può essere causato da creep meccanico. Le fluttuazioni possono essere mitigate utilizzando un risonatore laser compatto e corto, ma a volte, in risonatori più corti, le fluttuazioni di lunghezza possono produrre un effetto più forte. Una progettazione meccanica ragionevole può ridurre l'accoppiamento tra il risonatore laser e la radiazione esterna e minimizzare anche l'effetto di deriva termica. Si verificano anche fluttuazioni termiche nel mezzo di guadagno, causate dalle fluttuazioni nella potenza della pompa.

Per prestazioni di rumore migliori, è necessario adottare altri dispositivi di stabilizzazione attivi, ma è meglio utilizzare inizialmente metodi passivi pratici. La larghezza di linea del laser a stato solido a frequenza singola elaser a fibraè di diversi kilohertz, e talvolta anche inferiore a 1 kHz. Utilizzando il metodo di stabilizzazione attiva, è possibile ottenere una larghezza di linea inferiore a 1 kHz. La larghezza di linea dei diodi laser è solitamente nell'intervallo dei MHz e può anche essere ridotta a kHz, come nei laser a diodo a cavità esterna, in particolare per i diodi a retroazione ottica con una cavità di riferimento ad alta precisione.

Vale la pena notare che in alcuni casi, unsorgente di luce lasernon è necessario per produrre una larghezza di luce molto stretta:

1. Quando la lunghezza di coerenza è elevata, l'effetto di coerenza (dovuto alla debole riflessione parassita) altera la forma del fascio luminoso. Nei display a proiezione laser, l'effetto speckle può interferire con la qualità della superficie di ritorno.

2. Quando la luce viene trasmessa in fibre ottiche attive o passive, le linee strette causano alcuni problemi dovuti alla diffusione di Brillouin stimolata. A questo punto, la larghezza della linea deve essere aumentata, ad esempio modulando il diodo laser con la corrente o utilizzando un modulatore ottico per variare rapidamente la frequenza istantanea. La larghezza della linea viene utilizzata in altre situazioni. La larghezza della linea è anche utilizzata per descrivere l'ampiezza del decadimento ottico.