Calculadora de largura de linha e de banda laser

A largura de linha laser é a largura do espectro óptico de um laser em torno de sua frequência central. Uma fonte perfeitamente monocromática ocuparia uma única frequência, mas todo laser real tem largura espectral finita causada por emissão espontânea, flutuações da cavidade, ruído técnico, deriva térmica e tempo de medição. Esta calculadora relaciona a largura de linha em frequência à largura de banda em comprimento de onda, ao tempo e ao comprimento de coerência, à frequência central e ao fator de qualidade óptico por meio de relações padrão de banda estreita. A frequência central é a velocidade da luz dividida pelo comprimento de onda central. Quando a largura de linha é muito menor que a frequência portadora óptica, a largura de banda em comprimento de onda é aproximadamente o quadrado do comprimento de onda multiplicado pela largura de linha em frequência e dividido pela velocidade da luz. A calculadora apresenta essa largura muito pequena em picômetros. A aproximação é excelente para lasers comuns, pois sua largura de linha costuma estar muitas ordens de grandeza abaixo da frequência portadora de centenas de terahertz. Em um espectro lorentziano, a coerência de primeira ordem do campo decai exponencialmente. Uma definição comum do tempo de coerência é o inverso do produto de pi pela largura total à meia altura em frequência. Multiplicar esse tempo pela velocidade da luz no vácuo fornece o comprimento de coerência. Outras referências podem omitir pi, usar um perfil gaussiano, definir uma meia largura ou considerar a propagação em um material. Essas convenções geram fatores numéricos diferentes; portanto, compare as definições além dos valores. O fator de qualidade óptico é a frequência central dividida pela largura de linha em frequência. Um laser de linha estreita tem alto fator de qualidade e longo comprimento de coerência, sendo útil em interferometria, comunicação coerente, metrologia de precisão, espectroscopia, padrões de frequência e sensoriamento. Fontes mais largas têm coerência mais curta e podem ser preferíveis para reduzir artefatos de interferência ou speckle. Use uma largura de linha medida na escala de tempo relevante para a aplicação. Medições rápidas da largura intrínseca podem parecer muito mais estreitas que observações longas que incluem deriva e ruído acústico ou elétrico. A conversão de largura de banda também pressupõe comprimento de onda no vácuo; em meios materiais, o índice de refração e a dispersão importam. Esta calculadora fornece um conjunto consistente de grandezas espectrais idealizadas para planejamento e comparação. Uma análise completa deve identificar o perfil da linha, a banda de medição, a estabilidade ambiental e se a largura informada é instantânea, integrada ou limitada pelo instrumento.