3×3カプラに基づく非平衡マイケルソン干渉計と位相信号復調によるレーザー線幅測定システムを提案した。位相信号復調に基づく微分交差乗算アルゴリズムにより、取得した信号を高速リアルタイム処理が可能で、測定対象レーザーの周波数ノイズ情報と線幅値を迅速に得ることができる。本システムの光学経路構造は単純で、能動制御を必要とせず、測定結果の再現性が高い。サンプリング信号が同時に元信号の最大値と最小値を含むかどうかという重要な問題を考慮し、シミュレーションおよび実験の両方の状況で、0.5、0.4、0.1、0.05、0.01秒のサンプリングウィンドウによるサンプリングが被測定レーザーの周波数ノイズパワースペクトル密度に与える影響について重点的に議論した。シミュレーションおよび実験の結果、同時に元信号の最大値と最小値を含まない0.1、0.05、0.01秒のサンプリングウィンドウを用いたサンプリング信号で計算したレーザー周波数ノイズパワースペクトル密度の振幅が過大評価されることが示された。さらにβ分割線法を用いて1.5 μm帯商用レーザーおよび実験室自製の2 μm帯レーザーの線幅測定を検証し、結果として1.5 μm帯商用レーザーの線幅値が測定時間2 msで5 kHzであることを示し、この結論は全帯域に適用可能である。

単一周波数狭線幅レーザー;線幅測定;周波数雑音;位相信号復調