レーザーの線幅

レーザーの線幅とはどういう意味ですか。また、普通はどのくらいのものなんでしょうか？どなたかお願いします。

No.8 回答者： 991108 回答日時： 2005/07/13 10:25

ANo.6です。

正確でない言い方で補足説明します。

レーザーの光は理想的に言えば、Sin波形だと思ってください。
で、通常我々が光を検出する場合、フォトダイオードとかで
検出しますが、そのときはその２乗（強度のこと）を検出し
ています。話がそれましたが、レーザーから出てくる光は
Sin波だと言いましたが、Sinという関数は無限大の距離まで
ずっとその形が続くと仮定すれば、それをフーリエ変換すれば
δ関数になることが分かると思います。でも、実際のレーザー
光は下に言うようにSinのような振動した、波が有限の長さ
（コヒーレンス時間と言います）で途切れ途切れになって
います。その有限な長さのSinカーブを実際フーリエ変換して
みれば分かりますが、δ関数に少し幅を持たせたような感じで
段々と幅が広がっります。
この周波数スペクトルの幅は、コヒーレンス時間に反比例し
ます。

Ｑ値のことですが、これは共振器の共振のするどさを表わす量
のことです。これは、電気の共振回路など色々なところに登場
します。（ちなみに、電気通信のＱ値とは違うものです。あれ
は、信号の誤りを表記するものです。）
レーザー光は共振器から出てきますが、こういう共振器という
のはレーザーであれ、電気回路であれ、一定の時間間隔で光を
蓄え、放出する特性があります。これがレーザー波形が有限と
なる理由です。共振器から光を出し切るまでの減衰時間の逆数
のようなものをＱ値といいます。詳しい定義は、教科書とかに
載っています。

No.7 回答者： info22 回答日時： 2005/07/08 13:21

#2です。

補充します。
次のURLでは線幅は照射ビームの幅での取り扱いになっています。（実際に製造ラインで使う場合にはこちらが重要になる。）
http://www.audio-technica.co.jp/opt/products/pro …

スペクトル幅の線幅について言えば
本来のレーザー光の線幅に対して、線幅の狭さく化が行われています。
次のURLでは、
http://www.ils.uec.ac.jp/2002y/Yellow/Y-B/y-sato …
http://www.ils.uec.ac.jp/2004y/B-y/hashimotoY.pdf
アセチレン安定化半導体レーザー（波長1.5μm）では
狭窄前には線幅が1MHz/2.7MHzで狭窄後が100KHz/40KHzかそれ以下とあります。

次のレーザー光源では、
中心波長1545.2-1552.9nm帯の製品で
狭窄化した製品で線幅は150KHz以下
http://www.lymyth.com/dicos_2200.html
単に安定化しただけの製品では標準で2MHz(最大5MHz)
http://www.lymyth.com/dicos_2123.html
となっています。

この回答へのお礼

2度も回答を下さりありがとうございます。今回、自分の意味したものはレーザーの周波数の幅と言う意味でした。同じ線幅でも二つの意味があるんですね。狭窄化した製品だとかなり狭くなるんですね。驚きです。参考にさせていただきます。ありがとうございました。

お礼日時：2005/07/12 21:39

No.6 回答者： 991108 回答日時： 2005/07/08 12:07

そうですね。

No.5の人が言うように普通、線幅といえば、
ＣＷになっているレーザーの周波数の幅のことだと思います。
理想的にレーザー光が、正弦波形で永遠に続くのであれば
δ関数型のスペクトルになるはずですが、有限長の正弦波形なの
でスペクトルが幅を持ってきます。この幅は、レーザーのＱ値と
かキャビティによります。普通どれくらいかというのは、
使うレーザーによってまちまちです。
（↑、答えになってないですね。）

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。Ｑ値という言葉は初めて聞きました。勉強不足ですみません。早速調べてみます。有限長というのはどういう意味なんでしょうか。もし良かったら教えてください。

お礼日時：2005/07/12 22:19

No.5 回答者： optcom 回答日時： 2005/07/05 13:18

No.4の方が答えられているように線幅とはスペクトル幅のことです。

参考までにレーザの特性を表す指標の１つにＱ値というものがありますが、これが線幅に直接関係する値です。Ｑはキャビティーからの光の漏れに関係する値なので、線幅は漏れ(損失)の大きさによって決まります。

この回答へのお礼

Ｑ値という言葉は初めて聞きました。勉強不足ですみません。早速調べてみます。表現としてはＨｚ単位の方が一般的なんでしょうか。ご回答くださりありがとうございます。

お礼日時：2005/07/12 22:00

No.4 回答者： paddler 回答日時： 2005/07/04 22:39

「レーザの線幅」とは"レーザビームの太さ"でも"レーザをどれだけ小さく絞れるか"でもありません。

「レーザの線幅(Linewidth)」という言葉の定義は、レーザ発振波長がどれだけの拡がり（波長の純度）を持つかという「スペクトル線幅」です。

レーザの線幅を決定する要因の一つに、レーザ内でレーザ光を繰り返し反射しているキャビティの構造(長さなど)や精度があります（キャビティの間隔が長く、ミラーの精度が高い方が線幅が狭い）。

参考に関連するURLを載せておきます。「線幅」の単位には通常MHzやKHzが使われます。

http://www.mec.panasonic.co.jp/news/news062-2.html

http://www.coherent.co.jp/products/asscw/verdi_2 …

http://www.indeco.jp/indeco_online/nf/inst/7000. …

この回答へのお礼

URL、参考にさせて頂きました。製品によってその値は様々であることが分かりました。自分の使っているレーザーの幅はGHｚ単位でした。随分幅広だということになりますね。ありがとうございました。

お礼日時：2005/07/12 21:49

No.3 回答者： First_Noel 回答日時： 2005/07/04 21:37

スペクトル線の幅と言う意味でしたら，

励起準位の寿命と原子温度に最も関係があります．

要因に応じてローレンツ幅とガウス幅と呼ばれる線幅を持ちます．

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。ここでいうスペクトル線の幅と言うのは吸収スペクトルや散乱スペクトルの幅と言うことですよね（今回はレーザーの周波数幅ということで異なると思うのですが）。確認なんですがガウス幅はすなわち均一幅で、ローレンツ幅は不均一幅を意味するものですよね。

お礼日時：2005/07/12 22:33

No.2 回答者： info22 回答日時： 2005/07/04 21:19

多分、レーザー光のビームの幅のことだと思います。

輝線スペクトルのスペクトル幅とも考えられなくはないですが。。。）

現在CDやDVDに情報を記録するのに赤外色レーザー光が使われています。また最新のDVD書き込みでは青色レーザー光が使われます。
その記録面のトラックピッチがレーザーの線幅といえますね。DVD-RAM（片面0.47GBタイプのもの）で0.615ミクロン（マイクロメーター：1ミクロン=1/1000000 mのこと）がトラックピッチですので、レーザーの線幅は0.5ミクロン（500nm:ナノメータ）位でしょうか。
光の線幅はその波長によって限界がありますので、赤色レーザー光よりは波長の短い青色レーザー光が使われる方向に進んでいます。
レーザー光の線幅というのは、どこまでレーザービームを絞れるかということで、それは以下に半導体レーザー発信器のミラーの微細構造を精密に加工できるかということによって決まるといえるかと思います。
現在の半導体製造技術では数10ナのメータのICパターンの回路設計が行われていて、電子ビームの加工精度ですね。それより細かい微細構造はX線を使って加工されます。
これらの技術を使って半導体レーザー光発生デバイスは作られますので、それよりはレーザー光の線幅は太くなるでしょうね。それが限界となるでしょうね。

No.1 回答者： Kon1701 回答日時： 2005/07/04 21:06

レーザー光の直径のこと？

とすれば難しいですね。一般的には、レーザーの光の中心を最高に、正規分布に近い形で強度が下がります。ですから、ある強さ（中心部の○％）みたいな感じで定義されます。
直径・・・。これは光源によって変わります。