Laser Coherence
La coerenza è una proprietà fondamentale della luce laser, che descrive la correlazione del campo elettromagnetico in diversi punti dello spazio o del tempo. La coerenza temporale è correlata alla monocromaticità della luce (larghezza spettrale ristretta), mentre la coerenza spaziale è correlata alla sua direzionalità e alla capacità di essere focalizzata in un punto preciso. Questo elevato grado di ordine distingue i laser dalle sorgenti luminose convenzionali.
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.
La coerenza temporale è una misura della correlazione di fase di un'onda con se stessa in diversi punti nel tempo. È quantificata dal tempo di coerenza, [latex]tau_c[/latex], il tempo in cui la fase rimane prevedibile. Questo è inversamente correlato alla larghezza di banda spettrale, [latex]Deltau[/latex], della luce ([latex]tau_c circa 1/Deltau[/latex]). I laser hanno larghezze di banda molto strette, che portano a lunghi tempi di coerenza e lunghezze di coerenza ([latex]L_c = ctau_c[/latex]), che possono essere di molti metri. Ciò consente effetti di interferenza su grandi differenze di percorso, fondamentali per l'olografia e l'interferometria.
La coerenza spaziale descrive la correlazione di fase tra diversi punti del fronte d'onda nello stesso istante. Un raggio laser con elevata coerenza spaziale presenta una fase del fronte d'onda uniforme, che gli consente di percorrere lunghe distanze con una divergenza minima (elevata direzionalità) e di essere focalizzato in un punto limitato dalla diffrazione. Questa proprietà è essenziale per applicazioni come il taglio laser, la saldatura e le comunicazioni a lunga distanza.
UNESCO Nomenclature: 2210
- Ottica
Precursori
- L'esperimento della doppia fenditura di Thomas Young che dimostra l'interferenza
- Michelson interferometer
- Van Cittert–Zernike theorem for classical coherence
- development of the laser itself
Applicazioni
- olografia
- interferometry
- fiber-optic communication
- lidar
- raffreddamento laser degli atomi
- coherent optical tomography
Idee e potenziali innovazioni
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