多重プリズム格子レーザー発振器

多重プリズム格子レーザー発振器[ ^1]またはMPGレーザー発振器は、多重プリズムビームの拡張を使用して、リトロー構成または斜入射構成で取り付けられた回折格子を照射します。もともと、これらの狭線幅の調整可能な分散発振器は、有機色素レーザーの多重プリズムリトロー（MPL）格子発振器^[2]またはハイブリッド多重プリズム近斜入射（HMPGI）格子キャビティ^{[3] [4]として導入されました。しかし、これらの設計はすぐに}ガスレーザー^{[5] [6]}、ダイオードレーザー^{[7] [8]}、そして最近ではファイバーレーザー^[9]などの他の種類のレーザーにも採用されました。

多重プリズム格子レーザー発振器は、ガスレーザーや半導体レーザーの場合のように電気的に励起することも、^[11]結晶レーザーや有機色素レーザーの場合のように光学的に励起することもできる。^[1] 光励起の場合、励起レーザーの偏光を多重プリズム格子発振器の偏光優先に合わせる必要があることが多い。^[1]これは偏光回転子を 使用して行うことができ、レーザー変換効率が向上する。^[11]

多重プリズム分散理論は、これらのビームエキスパンダーを、回折格子の分散に分散を加えたり減算したりする加算構成、または補償構成（設計波長でゼロ分散を生成）で設計するために適用され、回折格子がレーザーキャビティのチューニング特性を制御できるようにします。^[11]これらの条件、つまり多重プリズムビームエキスパンダーからのゼロ分散では、シングルパスレーザー線幅は次のように表されます。 ^{[1] [11]}

${\displaystyle \Delta \lambda \approx \Delta \theta \left(M{\partial \theta \over \partial \lambda }\right)^{-1}}$

ここで、はビームの発散角、Mは回折格子によって提供される角度分散を増幅するビームエキスパンダーによって提供されるビーム倍率である。多重プリズムビームエキスパンダーの場合、この係数は100～200にもなる。^{[1] [11]}${\displaystyle \デルタ \theta }$

多重プリズムエキスパンダーの分散がゼロでない場合、単一パス線幅は^{[1] [11]で与えられる。}

${\displaystyle \Delta \lambda \approx \Delta \theta \left(M{\partial \theta \over \partial \lambda }+{\partial \phi _{2,m} \over \partial \lambda }\right)^{-1}}$

ここで、１次微分は格子からの角度分散を指し、２次微分は多重プリズムビームエキスパンダーからの全体的な分散を指す。^{[1] [11]}

最適化された固体多重プリズム格子レーザー発振器は、ハイゼンベルクの不確定性原理によってのみ制限されるパルス単一縦モード放射を発生することがドゥアルテによって示されている。^[12]これらの実験におけるレーザー線幅は、kW 領域の電力レベルで、パルス幅 ~ 3 ns で約 350 MHz (または 590 nm で約 0.0004 nm) と報告されて いる。 [ 12 ^]${\displaystyle \Delta \nu }$${\displaystyle \Delta \lambda }$

これらの調整可能な狭線幅レーザーの用途は次のとおりです。

• コヒーレント反ストークスラマン分光法と燃焼診断^[13]
• ライダー^[14]
• レーザー分光法^{[15] [16]}
• 原子蒸気レーザー同位体分離^{[17] [18]}

• 色素レーザー
• 固体色素レーザー
• レーザーキャビティ
• レーザー線幅
• 多重プリズム分散理論
• 偏光回転子
• 可変レーザー

• MPGレーザー発振器の図