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Laser Coherence

1960
Montaje experimental de coherencia láser con componentes ópticos en un laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La coherencia es una propiedad clave de la luz láser, que describe la correlación del campo electromagnético en diferentes puntos del espacio o del tiempo. La coherencia temporal se relaciona con la monocromaticidad de la luz (ancho espectral estrecho), mientras que la coherencia espacial se relaciona con su direccionalidad y su capacidad para enfocarse en un punto preciso. Este alto grado de orden distingue a los láseres de las fuentes de luz convencionales.

The coherence of laser light arises directly from the process of stimulated emission. Since each stimulated photon is an exact replica of the incident photon in phase, frequency, and direction, a cascade of such events produces a large number of photons that are all in phase with one another. This phase relationship is maintained as the light oscillates within the optical resonator, which further filters and reinforces a single coherent mode.

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.

La coherencia espacial describe la correlación de fase entre diferentes puntos del frente de onda en un mismo instante. Un haz láser con alta coherencia espacial presenta una fase de frente de onda uniforme, lo que le permite recorrer largas distancias con mínima divergencia (alta direccionalidad) y enfocarse en un punto limitado por difracción. Esta propiedad es esencial para aplicaciones como el corte láser, la soldadura y las comunicaciones a larga distancia.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Óptica

Tipo

Propiedad física

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El experimento de doble rendija de Thomas Young que demuestra la interferencia
  • Michelson interferometer
  • Van Cittert–Zernike theorem for classical coherence
  • development of the laser itself

Aplicaciones

  • holografía
  • interferometry
  • fiber-optic communication
  • lidar
  • enfriamiento láser de átomos
  • coherent optical tomography

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: coherencia, láser, coherencia espacial, coherencia temporal, monocromático, direccionalidad, holografía, interferometría, fase, frente de onda.

Contexto histórico

Laser Coherence

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1960-05-16
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(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

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