⑲HeNe レーザー出力のプロット線とウォームアップ中の偏光モード(その 2：ウォームアップ中の出力変動)ウォームアップ中の変動ビーム出力（無修正）も付加した Siemens 社製 LGR-7641
HeNe レーザーチューブのプロット（詳細）Siemens 社製 LGR-7641 HeNe レーザーチューブの外観(1077) Siemens 社製 LGR-7641HeNe レーザーチューブ SP-088 とほとんど同一の長さですがモード波形の形状での劇的な差に留意ください。それぞれのモード波形は上記の Melles Griot 社製 05-LHR-911 同様に完ぺきな三角波形です。このことはウォームアップ時間の終わり近くでとりわけ明白ですが、それはウォームアップ時間を通して極めて類似しています。この形状がこれらすべての Siemens 社製チューブの特性を示しているように思われるのは、私がテストした数本に本質的に同じモード波形が見られたからです。Uniphase 社製 098（もうひとつのバーコードスキャナーチューブ）のモード形状も同一です。088 と 098 の共振器長は事実上同一ですが、LGR-7641 の共振器長は 1/8 インチほど長くなっています。原因は不明ですがこの微々たる長さの違いに基づくとサイズに関係があるようには思われません。当て推量としては、こうした相違は同位体純度（あるいはその欠如）あるいはガス充填の比率と関係するように思われ、結果的に 05-LHR-911 と同じようなより広いネオンゲインカーブをもたらし、３本の縦モードの内の 1 本が（ネオンゲインカーブの）真中にあるときに、3 本の縦モードがかろうじて同時に発振できると思われます。

Spectra Physics 社製 088 レーザーチューブの外観

Melles Griot 社製 05-LHR-911 レーザーヘッドの外観

Melles Griot 社製 05-LHR-911 レーザーヘッドのプロット

Uniphase 社製 095 レーザーチューブの外観(1084) ただしウォームアップ中のモード振幅の劇的な変動はデータがこの実験のデータ収集方法の汚点であり、有用な出力に目立った影響を与えないというチューブの特殊性です。出射ビームを使うのではなく、P モードとS モードはレーザーの後部から HR ミラー（高反射率ミラー）を透過して漏れ出てくる廃棄ビームから採取されています。 （廃棄ビームの）全体の出力はモード両方の（オペアンプ内の）単純な合計です。この全体出力を主ビームで測定された全体出力（アウトプット）カーブと比較してください。後部ビーム出力変動の原因は HR ミラー（高反射率ミラー）ガラスでの複数の内部反射による干渉です。この内部反射は HR コーティングされている内側表面とコーティングされていない外側表面の間で起きています。結果として HR ミラー（高反射率ミラー）の効果的な反射率を変えてしまう弱いファブリィ－ペローエタロンが（ミラー内部で）形成されています。この問題への対処はそれほど大変ではなく、反射率を 99.975%から 99.95%に変更することで廃棄ビーム出力が 約15μW から 30μW までの 2 倍となるでしょう 。約 1 mW の主ビーム出力からの 15μW 損失はプロット線ではほとんど検知不能です。 HR ミラー（高反射率ミラー）ガラスはこれらのチューブでは明らかにあおりが付けられておらず、表面同士は平行となっています。 そして事実、あおりがある場合なら存在するであろうゴーストビームが廃棄ビームの脇に存在しませんでした。(1094) 原因を確認するためにミラーの外側表面上に少量の 5 分硬化エポキシを塗りました。エポキシはフォトダイオードまで十分な出力（ただし減少はしています）を通過させるのに十分に滑らかで透明ですが、このエポキシ表面は出力変動を大幅に減らしうる凸凹状態になっています。
なぜか？それはガラスとエポキシは屈折率がかなり近接しており、主要な反射はもう平らなガラス表面からではなくエポキシの凸凹表面からとなっています。光軸に沿って戻ってくる反射が最小となり、最小のエタロン効果がほぼ 100%から 10%以下までの出力変動の減少をもたらすことになります。Norland 社製 65UV 硬化光学接着剤を使ってあおりガラス板を HR ミラー（高反射率ミラー）に接着すると、リップルが減少し下のようなグラフとなります。

Norland 社製 65UV 光学接着剤

ウォームアップ中の変動ビーム出力（無修正）も付加した Siemens 社製 LGR-7641
HeNe レーザーチューブのプロット

ウォームアップ中の廃棄ビーム出力変動を付加した Uniphase 社製 098
HeNe レーザーチューブのプロット（裸管、無修正）

Uniphase 社製 098 HeNe レーザーチューブの外観(1104) Uniphase 社製 098 HeNe レーザーチューブは、LGK-7641 と同じ問題を持つもう 1 本の同様の（基本的に交換可能な）バーコードスキャナー用チューブです。HR ミラーにあおりが無く、エタロン効果による廃棄ビーム出力の大きな変動を伴います。同じチューブをヘッド保護用筒にインストールして断熱を行うと、下のグラフのように廃棄ビーム出力変動の数個のサイクルが発生します。

ウォームアップ中の廃棄ビーム出力変動を付加した Uniphase 社製 098
HeNe レーザーチューブのプロット（断熱、無修正）(1108) 全体出力（計測分）の緻密な検証を行うと、（主ビーム出力のプロット上の）小さなくぼみが、主ビーム出力が廃棄ビームによって盗まれていることを示していることが分かります！計測された出力は約 1mW です。
このチューブの廃棄ビーム出力変動の振幅は約 5μW から 10μW です。

ウォームアップ中の廃棄ビーム出力変動を付加した Melles Griot 社製 05-LHR-006
HeNe レーザーチューブ 1 番管のプロット（断熱、無修正）

Melles Griot 社製 05-LHR-006 HeNe レーザーチューブの外観
及びウォームアップ中の廃棄ビーム出力変動を付加した Melles Griot 社製 05-LHR-006
HeNe レーザーチューブ 2 番管のプロット（断熱、無修正）(1116) 05-LHR-006HeNe レーザーチューブ 1 番管と 2 番管は、同様の問題のさまざまな程度を示すよくある短い（6 インチ）Melles Griot 社製バーコードスキャナー用チューブの例です。1 番管は、理論上の最大廃棄ビー
ム出力変動比率である約 2.25 : 1 を示します。

ウォームアップ中の最小の廃棄ビーム出力変動を付加した Melles Griot 社製 05-LHR-006
HeNe レーザーチューブ３番管のプロット（断熱、無修正）

05-LHR-006 HeNe レーザーチューブ（3 番管）は、もう 1 本のわずかなあおりを持っている事実上同一の短い（6 インチ）チューブの挙動を示します。ただし、廃棄ビームの出力変動を事実上、十分に排除しています。残余リップルは実質的に OC ミラーでのあおりの欠如に依ることも考えられ、光学接着剤で OC ミラーにくさび形（あおり）ガラス板を接着すると、下のグラフに見られるようにリップルが実際には大きくなります。

あおりを付加された OC AR コーティングによるウォームアップ中の中程度の廃棄ビーム出力変動を付加した
Melles Griot 社製 05-LHR-006 HeNe レーザーチューブ 3 番管のプロット（断熱、無修正）(1125) これはいくぶん予想されたように AR コーティングを除去せずに AR コートされた表面に屈折率を適合させることはできないためです。そのため反射は増加します。

ウォームアップ中の最小の廃棄ビーム出力変動を付加した Uniphase 社製 1007
HeNe レーザーチューブ A 管のプロット（断熱、無修正）

Uniphase 社製 1007 HeNe レーザーチューブの外観(1129) Uniphase 社製 1007 HeNe レーザーチューブは廃棄ビーム出力変動がより少なくなります。けれども、もう 1 本の Uniphase 社製同一モデルチューブは、下のグラフの通り、これまでお見せした中で最悪の変動を示します。

ウォームアップ中の大きな廃棄ビーム出力変動を付加した Uniphase 社製 1007
HeNe レーザーチューブ B 管のプロット（断熱、無修正）
これら 2 本は同一のバーコードスキャナーで使用される同一の型式番号です。

ウォームアップ中の Melles Griot 社製 05-LHR-151 HeNe レーザーヘッドのプロット

Melles Griot 社製 05-LHR-151 HeNe レーザーヘッドの外観(1136) このヘッドは普通の中サイズの HeNe レーザーであり、チューブ長が約 13 インチ（34.5cm）あって、4本～5 本の縦モードが発振します。定格出力は 5 mW ですが、このサンプルは約 7.5 mW を出力します。出力変動はこれらのプロット線では事実上検知できず 1%未満となっています。

ウォームアップ中の Melles Griot 社製 05-LHR-151 HeNe レーザーヘッドのプロット（偏光方向別）(1141) これは同一のレーザーヘッドですが、直交の偏光が分離表示（上のより短いチューブでの表現と同様に）されており、最大変動（リップル）に合うように調整されています。また、見やすいように別々に表示されています。S 偏光子の方向設定にかかわらず両方のモードが常に存在しているため、短いレーザーと同様に出力がゼロとなることはありませんが、それらのリップルはほぼ完全に相補的です。予想通りそれぞれの偏光の変動サイ
ズ は 5~10%であり、2 本か 3 本のモードを持つレーザーの全体出力の挙動と一致します。
（ランダム偏光の）全体出力のほとんど完全に滑らかな挙動という条件のもとでは、この強度さえ注目に値すると思われます。プロット線を非常に慎重に調べると、それらのエンベロープが同一ではなく、ウォームアップ期間に亘って非常に微妙なゆっくりとした変動があることが分かるでしょう。 この変動は、チューブが（熱で）拡張するにつれて偏光軸の小さな回転に依ることも考えられます。これらのレーザーの数本のサンプルを調べると、偏光フリップと思われることも含めてずっと劇的であり得ます。ただしこのような挙動はまだ普通であると考えられます。というのは、ランダム偏光のレーザーにとっては（一般的に）全体出力だけが非常に重要とみなされ、モードが遭遇する奇妙な回転ではありませんから。

ウォームアップ中の標準的な Melles Griot 社製 05-LYR-173 HeNe レーザーヘッドのプロット

Melles Griot 社製 05-LYR-170 レーザーチューブの構造図(1152) 05-LYR-173 は典型的な黄色の（594.1 nm）中位の長さの HeNe レーザーヘッドです。定格出力は 2.0 mWですが、このサンプルは約 4.1 mW を出力します。黄色の発振線の低ゲインのため、出力変動の振幅は上記の少し短い 05-LHR-151 の赤色レーザーよりいくぶん大きくなります。

ウォームアップ中の Melles Griot 社製 05-LYR-173 HeNe レーザーヘッドのプロット（偏光フィルター付き）(1158) これはビーム内に偏光フィルターを加えた同一レーザーです。偏光されたビームでモード数が減ったことと 594.1 nm の発振線のゲインが減少したため、変動は予想通り共に大きくなります。
すべてのレーザーが適切に製造されているわけではありません。例えば、 05-LYR-173 に類似しているレーザーの 1 つのサンプル（05-LYR-171）は、出力でゆっくりとした大きな強度振幅を示します。下記２例の「ウォームアップ中の変動する Melles Griot 社製 05-LYR-171HeNe レーザーヘッドのプロット」と「ウォームアップ中の変動する Melles Griot 社製 05-LYR-171HeNe レーザーヘッドのプロット（偏光フィルター付き）」を上のプロット線と比較してください。

ウォームアップ中の変動する Melles Griot 社製 05-LYR-171 HeNe レーザーヘッドのプロット（偏光フィルターは無く、全てのモードのメイン出力と廃棄出力を計測）

ウォームアップ中の変動する Melles Griot 社製 05-LYR-171 HeNe レーザーヘッドのプロット（偏光フィルター付きで１方向の偏光モードだけのメイン出力と廃棄出力を計測）(1162) 青のプロット線はレーザー前部（OC ミラー）からの標準的な出射ビームの出力です。赤のプロット線はレーザー後部（HR ミラー）からの過度に大きい廃棄ビームの出力で、出力振幅の原因の一部への手がかりとなります。それは 1 つの目を見張るほどのしくじりに違いありません。一体何台のレーザーヘッドがそのように作られてしまったのだろうと私は思います。