激光线宽

更新时间:2023-02-15 19:19

激光线宽,激光光源发射光谱的半高全宽,即达到峰值一半高度(有时也取1/e),所对应的两个频率中间的宽度。

简介

光从激光器中射出,激光起振后,会有一个或多个纵模产生,每个纵模的频率的范围就是激光的线宽。注意每个纵模的频率宽度和纵模之间的间隔是两个不同的概念,纵模间隔是相邻两个纵模中心频率的差值。激光线宽由谐振腔品质因数决定,腔的品质因数越高,激光线宽就越窄。考虑激光介质的增益后,激光的线宽的理论极限由增益介质的自发辐射来决定,例如对于He-Ne,其线宽的理论极限约为10^-3Hz量级。当然实际的激光器中还有各种线宽展宽机制,使激光线宽一般达不到其理论极限,例如对于He-Ne,温度变化0.01度引起的模式频率漂移约0.1MHz,实际He-Ne的激光线宽可达到1MHz,固体激光器中线宽可达1埃左右。

成分

关于Access Laser的CO2激光器增益线宽和谱线宽度

增益线宽: CO2分子的频率区间主要取决于激光器的气体成分。对于Access Laser而言,它在范围是从100 MHz到250 MHz。

激光谱线宽度: 实际在激光输出频率范围激光器气体温度光学谐振腔和激光器的工作模式等决定的。对于Access Laser稳定型激光器,如Lasy-3S、 Lasy-4S、Merit-S以及Lasy-20S, 任何时刻在谱线宽度可以达到100 kHz甚至更窄。

由Access Laser Company研制的稳定型激光器,很多频谱的间隔大约为0.02μm. 其中每一个光谱形状都和上图中红色曲线类似。

当激光输出时会选择其中的一根谱线激光辐射会有一个谱线宽度Δω,如曲线中所示的半高宽之间的距离。当激光稳定输出时,它会保持在一个谱线范围内长达几个小时。

稳定型激光器的激发频率在增益线宽中在确切位置每5-10分钟会漂移几个MHz,但是在任何一个时刻它都是小于100 kHz的。

如果激光器不工作在CW模式下,激光器谱线宽度(蓝色曲线)可以被显著加宽, 但是要用PWM信号改变占空比来调制它。

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