Calculateur de largeur de raie et de bande laser

La largeur de raie laser est la largeur du spectre optique d'un laser autour de sa fréquence centrale. Une source parfaitement monochromatique n'occuperait qu'une seule fréquence, mais tout laser réel possède une largeur spectrale finie due à l'émission spontanée, aux fluctuations de la cavité, au bruit technique, à la dérive thermique et au temps de mesure. Ce calculateur relie la largeur de raie en fréquence à la largeur spectrale en longueur d'onde, au temps et à la longueur de cohérence, à la fréquence centrale et au facteur de qualité optique à l'aide des relations usuelles en bande étroite. La fréquence centrale est la vitesse de la lumière divisée par la longueur d'onde centrale. Lorsque la largeur de raie est très inférieure à la fréquence porteuse optique, la largeur spectrale en longueur d'onde est approximativement le carré de la longueur d'onde multiplié par la largeur de raie en fréquence, puis divisé par la vitesse de la lumière. Le calculateur exprime cette très faible largeur en picomètres. L'approximation est excellente pour les lasers courants, dont la largeur de raie est généralement inférieure de plusieurs ordres de grandeur à leur fréquence porteuse de centaines de térahertz. Pour un spectre lorentzien, la cohérence du champ au premier ordre décroît exponentiellement. Le temps de cohérence est souvent défini comme l'inverse du produit de pi par la largeur totale à mi-hauteur en fréquence. Multiplier ce temps par la vitesse de la lumière dans le vide donne la longueur de cohérence. Certaines références omettent pi, utilisent un profil gaussien, définissent une demi-largeur ou tiennent compte de la propagation dans un matériau. Ces conventions donnent des facteurs numériques différents : comparez donc les définitions aussi bien que les valeurs. Le facteur de qualité optique est la fréquence centrale divisée par la largeur de raie en fréquence. Un laser à raie étroite possède un facteur de qualité élevé et une grande longueur de cohérence, utiles en interférométrie, communication cohérente, métrologie de précision, spectroscopie, références de fréquence et détection. Les sources plus larges ont une cohérence plus courte et peuvent être préférables pour réduire les artefacts d'interférence ou le speckle. Utilisez une largeur de raie mesurée sur une durée pertinente pour l'application. Une mesure rapide de la largeur intrinsèque peut sembler bien plus étroite qu'une observation longue incluant la dérive et le bruit acoustique ou électrique. La conversion de largeur spectrale suppose également une longueur d'onde dans le vide ; dans un milieu, l'indice de réfraction et la dispersion comptent. Ce calculateur fournit un ensemble cohérent de grandeurs spectrales idéalisées pour la planification et la comparaison. Une analyse complète doit préciser le profil de raie, la bande de mesure, la stabilité environnementale et si la largeur annoncée est instantanée, intégrée ou limitée par l'instrument.