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Laser Coherence

1960
Versuchsaufbau zur Erzeugung von Laserkohärenz mit optischen Komponenten im Labor.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Kohärenz ist eine Schlüsseleigenschaft von Laserlicht und beschreibt die Korrelation des elektromagnetischen Feldes an verschiedenen Punkten im Raum oder in der Zeit. Die zeitliche Kohärenz hängt mit der Monochromasie des Lichts (geringer spektraler Breite) zusammen, während die räumliche Kohärenz seine Richtwirkung und die Möglichkeit der Fokussierung auf einen kleinen Punkt beschreibt. Dieser hohe Grad an Ordnung unterscheidet Laser von herkömmlichen Lichtquellen.

Die Kohärenz des Laserlichts entsteht direkt durch stimulierte Emission. Da jedes stimulierte Photon eine exakte Kopie des einfallenden Photons in Phase, Frequenz und Richtung ist, erzeugt eine Kaskade solcher Ereignisse eine große Anzahl von Photonen, die alle in Phase zueinander sind. Diese Phasenbeziehung bleibt erhalten, während das Licht im optischen Resonator oszilliert, wodurch ein einzelner kohärenter Modus zusätzlich gefiltert und verstärkt wird.

Temporal coherence is a measure of the phase correlation of a wave with itself at different points in time. It is quantified by the coherence time, [latex]tau_c[/latex], the time over which the phase remains predictable. This is inversely related to the spectral bandwidth, [latex]Deltau[/latex], of the light ([latex]tau_c approx 1/Deltau[/latex]). Lasers have very narrow bandwidths, leading to long coherence times and coherence lengths ([latex]L_c = ctau_c[/latex]), which can be many meters. This allows for interference effects over large path differences, crucial for holography and interferometry.

Die räumliche Kohärenz beschreibt die Phasenkorrelation zwischen verschiedenen Punkten entlang der Wellenfront im selben Augenblick. Ein Laserstrahl mit hoher räumlicher Kohärenz weist eine gleichmäßige Wellenfrontphase auf, wodurch er große Entfernungen mit minimaler Divergenz (hohe Richtwirkung) zurücklegen und auf einen beugungsbegrenzten Punkt fokussiert werden kann. Diese Eigenschaft ist essenziell für Anwendungen wie Laserschneiden, Schweißen und Fernkommunikation.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Optik

Typ

Physikalische Eigenschaft

Störung

Wesentliche

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Thomas Youngs Doppelspaltexperiment zur Demonstration der Interferenz
  • Michelson-Interferometer
  • Van-Cittert-Zernike-Theorem für klassische Kohärenz
  • Entwicklung des Lasers selbst

Anwendungen

  • holography
  • Interferometrie
  • Glasfaserkommunikation
  • Lidar
  • Laserkühlung von Atomen
  • kohärente optische Tomographie

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: Kohärenz, Laser, räumliche Kohärenz, zeitliche Kohärenz, monochromatisch, Richtungsabhängigkeit, Holographie, Interferometrie, Phase, Wellenfront.

Historischer Kontext

Laser Coherence

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1960-05-16
1962
1963
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1960
1961
1962
1963

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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