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レーザーコヒーレンス

1960
実験室に設置された光学部品によるレーザーコヒーレンス実験のセットアップ。.

(画像はイメージです)

コヒーレンスはレーザー光の重要な特性であり、空間的または時間的に異なる点における電磁場の相関関係を表します。時間的コヒーレンスは光の単色性(狭いスペクトル幅)に関係し、空間的コヒーレンスは光の指向性と狭いスポットへの集束能力に関係します。この高い秩序性が、レーザーを従来の光源と区別する特徴です。

レーザー光のコヒーレンスは、誘導放出という過程から直接生じます。誘導放出された光子は、位相、周波数、方向において入射光子と全く同じであるため、このような現象が連鎖的に起こることで、互いに同位相の光子が多数生成されます。この位相関係は、光が光共振器内で振動する際にも維持され、単一のコヒーレントモードがさらにフィルタリングされ、強化されます。

時間的コヒーレンスは、異なる時点における波自身との位相相関の尺度です。これは、位相が予測可能な状態を保つ時間であるコヒーレンス時間τ_cによって定量化されます。これは、光のスペクトル帯域幅Δτに反比例します(τ_c ≈ 1/Δτ)。レーザーは帯域幅が非常に狭いため、コヒーレンス時間とコヒーレンス長(L_c = ctau_c)が長くなり、数メートルにも達することがあります。これにより、大きな光路差にわたって干渉効果が得られ、ホログラフィーや干渉法にとって非常に重要となります。

空間コヒーレンスとは、同じ瞬間における波面上の異なる点間の位相相関を表すものです。空間コヒーレンスの高いレーザービームは波面位相が均一であるため、発散を最小限に抑えながら長距離を伝搬でき(高い指向性)、回折限界に近いスポットに集光することが可能です。この特性は、レーザー切断、溶接、長距離通信などの用途において不可欠です。

UNESCO Nomenclature: 2210
光学

タイプ

物理的資産

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • トーマス・ヤングによる干渉を実証した二重スリット実験
  • マイケルソン干渉計
  • 古典的一貫性に関するファン チッタート – ゼルニケの定理
  • レーザー自体の開発

アプリケーション

  • ホログラフィー
  • 干渉法
  • 光ファイバー通信
  • ライダー
  • 原子のレーザー冷却
  • コヒーレント光トモグラフィー

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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歴史的背景

レーザーコヒーレンス

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1960-05-16
1962
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1961
1962
1963

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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