Калькулятор ширины линии и полосы лазера

Ширина линии лазера — это ширина его оптического спектра вблизи центральной частоты. Идеально монохроматический источник занимал бы одну частоту, однако у любого реального лазера есть конечная спектральная ширина, обусловленная спонтанным излучением, флуктуациями резонатора, техническим шумом, температурным дрейфом и временем измерения. Калькулятор связывает частотную ширину линии с шириной по длине волны, временем и длиной когерентности, центральной частотой и оптической добротностью с помощью стандартных узкополосных соотношений. Центральная частота равна скорости света, делённой на центральную длину волны. Если ширина линии намного меньше оптической несущей частоты, ширина по длине волны приближённо равна квадрату длины волны, умноженному на частотную ширину линии и делённому на скорость света. Калькулятор выводит эту очень малую ширину в пикометрах. Для обычных лазеров приближение очень точное, поскольку их ширина линии обычно на много порядков меньше несущей частоты в сотни терагерц. Для лоренцевского спектра когерентность поля первого порядка спадает экспоненциально. Часто время когерентности определяют как величину, обратную произведению pi на полную частотную ширину на половине максимума. Умножение этого времени на скорость света в вакууме даёт длину когерентности. В разных источниках могут опускать pi, использовать гауссов профиль, определять полуширину или учитывать распространение внутри материала. Эти соглашения дают разные числовые коэффициенты, поэтому сравнивайте не только значения, но и определения. Оптическая добротность равна центральной частоте, делённой на частотную ширину линии. Узколинейный лазер имеет высокую добротность и большую длину когерентности, что полезно в интерферометрии, когерентной связи, прецизионной метрологии, спектроскопии, стандартах частоты и сенсорике. У более широкополосных источников когерентность короче; они могут быть предпочтительны для уменьшения интерференционных артефактов или спеклов. Используйте ширину линии, измеренную на временном масштабе, соответствующем задаче. Быстрые измерения собственной ширины могут давать намного более узкую линию, чем длительные наблюдения с дрейфом и акустическим или электрическим шумом. Пересчёт спектральной ширины также предполагает длину волны в вакууме; в среде важны показатель преломления и дисперсия. Калькулятор даёт согласованный набор идеализированных спектральных величин для планирования и сравнения. Полный анализ системы должен учитывать форму линии, полосу измерения, стабильность среды и то, является ли указанная ширина мгновенной, интегральной или ограниченной прибором.