光谱线宽测量是对激光光谱成分的测量。不同类型的激光器，其线宽的数值会有几个量级的差异：经过特别稳频的连续激光器其光谱线宽可以达到1Hz以下，而有些激光器则可以覆盖几个THz范围宽的光谱，如飞秒激光器。

　　光谱线宽的原始数值由Shawlow-Townes表达式给出，它从本质上说明了线宽是由自发辐射过程引起的相位变化造成的。对于稀土掺杂激光器，比如掺铒光纤激光器，Shawlow-Townes线宽数值在mHz范围内。

　　一般来说，窄线宽激光器的真实线宽是难以测量的：所有的测量方法均受限于有限的测量时间，及在这段时间内激光光源的线宽受到的由不同噪音源引起的频率抖动的影响，如泵浦激光器噪声、声学噪声、振动噪声等。以窄线宽激光器为例，测得的线宽可以看作是测量系统在积分时间内的技术噪声源造成的综合的频率抖动。

　　线宽测量方法

　　自外差法：

　　通常情况下，使用自外差拍频法测量激光光谱线宽。在该方法中，信号通过一个两路不均衡的马赫-增德尔光纤干涉仪，其中一路有AOM移频器，另一路为延迟光纤（图1）。对于窄线宽激光器的测量，延迟光纤的长度通常是25km，对应约120us的时间延迟。两路光信号干涉产生一个形状和宽度与激光线宽有关的频谱。

　　对测量的频谱分析存在两种情况：一种是激光的相干长度小于或接近干涉仪的臂差，一种是激光有更长的相干长度（the sub-coherent domain）。相干长度小于干涉仪臂差的激光在理想情况下会产生一个半高半宽与激光光谱线宽相等的洛伦兹谱（图2）。

　　严格来讲，本文中的“理想情况”仅指具有白噪声光谱的激光（对应于时间相干性的指数衰减）。大多数线宽非常窄的激光器的光谱都包含大量的高斯型噪声（比如泵浦噪声、振动噪声、声学噪声）。这导致了一个更复杂的Voigt线型，它是对Gaussian线型和Lorentzian线型的卷积。对于稀土掺杂的光纤激光器，Lorentzian线宽数值通常很小，小到线型函数主要为Gaussian线型。这相当于频率噪声谱以1/f函数形式呈现，直到高频频段(>MHz)。光谱并不展示白噪声基底，它只是按1/f函数的趋势延伸，一直到散粒噪声和ASE明显显现的频段。尽管如此，对于洛伦兹线宽，激光器厂商们还是常常采取一个保守的测量，即测量自外差线型峰值点20dB以下的频谱宽度，此处来自Gaussian的影响不显著，相应的Lorentzian半宽也很容易计算得到，约为20dB宽度的10%。

　　图3举例说明了对C15激光器的自外差线宽测量：测得的自外差线宽半宽值约32kHz，而20dB处的半宽约120kHz。图形显示，其相应Gaussian曲线半宽为32 kHz，Lorentzian线型函数在20dB处半宽为120kHz，对应的Lorentzian线宽为12kHz；不论是Gaussian还是 Lorentzian线型函数都不能与实测很好匹配。Lorentzian只在-20dB处有数值交叉，明显地说明匹配度差，而且仅传统的方法使用这一数值作为激光Lorentzian线宽的测量，因为这样测得的线宽明显更窄。作为对比，图中给出了Voigt的拟合曲线。