単一周波数レーザーが科学研究に理想的であるのはなぜですか？

• View:717     2021年05月19日

• 単一周波数レーザー（単一波長とも呼ばれます）は、さまざまな科学的アプリケーションや研究に最適です。これらは、非常に狭い線幅と非常に低いノイズ振幅を持つレーザーポインター光のビームを生成する単一共振器モード（TEM）で動作します。これは、実際の周波数（ナノメートル）にほとんどまたはまったく変化がない非常に特殊なレーザーであることを意味します。たとえば、単一周波数の457nmレーザー（パラメーターによって異なります）は、最大で457nm +/- 1nmである必要があります。ビームがこの狭い波長幅を超える周波数を放出できる範囲を超えるものは、単一周波数とは見なされません。

  多くの低出力レーザーダイオードは、共振器モード（TEM）が光パワーを出力する方法のため、単一周波数出力に適しています。これらのユニットは、他の種類の光学的または光のフィードバックにもかなり敏感である可能性があります。つまり、わずかな変動でも、放出するレーザービームの性質が変わる可能性があります。これにより、ノイズの振幅と位相ノイズまたは強度ノイズが変化する可能性があります。つまり、これらの非常に特定のパラメータに合わせて製造されていない場合、出力にいくつかの欠陥がある可能性があります。したがって、特定の周波数ナノメートルの完全性を維持するために、単一周波数レーザーを反射から完全に保護する必要があります。

  単一周波数レーザーのいくつかの一般的なタイプは次のとおりです。

  DPSSレーザー（ダイオード励起固体レーザー）：これらはレーザーの一般的な形式であり（一部のブルーレーザーポインターでもこのテクノロジーを利用する場合があります）、単一周波数モードを生成するように設計できます。この方法を使用すると、低い線幅で数ワットを超える強度が信じられないほど高くなる可能性があるため、「単一波長」の境界が設定されます。
  ファイバー結合またはファイバーレーザー：特定の光ファイバーを使用すると、数キロヘルツという非常に狭い線幅が可能であり、フィードバックがファイバー全体に分散されるため、分散フィードバックレーザーとして開発できます。ファイバーケーブルが長いほど、分布が大きくなり、線幅が狭くなります。
  レーザーダイオード：低出力のレーザーダイオードは、多くの場合、単一の周波数を放射します。その後、ファイバーケーブルで延長できます（シングルモード）。通常、電力はDPSSユニットよりも低くなります。
  Qスイッチvs.連続：単一周波数レーザーに関しては連続波が最も一般的ですが、Qスイッチユニットは、出力メカニズムを介して低ノイズでクリーンなパルスが生成される場合に可能です。
  今日利用できる科学的な単一周波数レーザーのバリエーションは、過去5年間でさえ劇的に成長しました。以前と同様に、波長は305nm〜2200 nmの範囲である必要がありましたが、現在（2019）の周波数は、305nm〜4400nmのより広い範囲で選択できます。これは、単一波長レーザーを使用してさまざまなタイプの科学および実験室の研究を行う場合、より高い特異性と範囲の余地があることを意味します。

  シングルモードレーザーのアプリケーション

  ここに、単一波長レーザーが適している研究と専門知識のいくつかの分野があります。

  高解像度レーザー分光法
  光ファイバレーザー通信
  光学計測
  コヒーレントビーム結合
  周波数変換（非線形）
  共振空洞の駆動