Просторова і тимчасова когерентність

Таким чином, лазер генерує випромінювання на одній поздовжньої моді. Поворотом диспергуючого елемента можна змінювати частоту вихідного випромінювання.

Когерентність обумовлена ​​вимушеним характером випромінювання, тому проявляє основну властивість лазера, що представляє впорядковану структуру його випромінювання, т. Е. Ступінь близькості світлового поля до ідеальної гармонійної хвилі [10]. Для електромагнітної хвилі існують поняття просторової і часової когерентності. Якщо різниця фаз для будь-яких точок хвильового фронту в будь-який момент часу t залишається незмінною, то дана хвиля є повністю просторово когерентної. Якщо різниця фаз зберігається лише в деякій кінцевої області простору, то хвиля є частково просторово когерентної. Якщо в даній точці простору на інтервалі часу Δ t фаза хвилі залишається незмінною, то існує тимчасова когерентність на інтервалі Δ t. Якщо Δ t не обмежена, то має місце повна тимчасова когерентність; якщо Δ t обмежена, - часткова тимчасова когерентність. Поняття тимчасової когерентності пов'язано з поняттям монохроматичности випромінювання. Просторова і тимчасова когерентності є незалежними характеристиками лазерного випромінювання.

Історично поняття когерентності світла виникло в зв'язку з явищем інтерференції, когерентність визначалася як здатність світла давати інтерференційну картину. Однак когерентний світло - це світло, структура якого близька до плоскої або сферичної гармонійної хвилі.

Величина l к = τ до · з також характеризує світлову хвилю і називається довжиною когерентності світла. Отже, з урахуванням формули (3.9)

можна показати, що довжина когерентності світла l к = 1 / Δν обернено пропорційна спектральної ширині лазерного випромінювання, вираженої в см -1. Наприклад, для білого світла, що займає весь видимий діапазон від λ 1 = 0,4 мкм до λ 2 = 0,76 мкм, отримуємо Δν = ν 1 - ν 2 = 1 / λ 1 - 1 / λ 2 ≈ 10 4 см -1. Звідси довжина когерентності білого світла дорівнює l к = 10 -4 см = 1 мкм. Характерна величина довжини когерентності гелій-неонового лазера становить l к = 25 см. Таким чином, когерентність лазера набагато перевищує когерентність природного світла.

3.4. розбіжність

Однією з найважливіших характеристик лазерного випромінювання є кутова розбіжність. Під терміном «кутова розбіжність» приймається величина потоку випромінювання, що припадає на одиницю тілесного кута,

т. е. кутовий розподіл інтенсивності