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Coerência do laser

1960
Configuração do experimento de coerência a laser com componentes ópticos em um laboratório.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A coerência é uma propriedade fundamental da luz laser, descrevendo a correlação do campo eletromagnético em diferentes pontos no espaço ou no tempo. A coerência temporal relaciona-se com a monocromaticidade da luz (largura espectral estreita), enquanto a coerência espacial relaciona-se com sua direcionalidade e capacidade de ser focalizada em um ponto preciso. Esse alto grau de ordenação distingue os lasers das fontes de luz convencionais.

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.

A coerência espacial descreve a correlação de fase entre diferentes pontos ao longo da frente de onda no mesmo instante. Um feixe de laser com alta coerência espacial possui uma fase de frente de onda uniforme, permitindo que ele percorra longas distâncias com divergência mínima (alta direcionalidade) e seja focalizado em um ponto com resolução limitada pela difração. Essa propriedade é essencial para aplicações como corte a laser, soldagem e comunicação de longa distância.

UNESCO Nomenclature: 2210
Óptica

Tipo

Propriedade física

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Experimento de dupla fenda de Thomas Young demonstrando interferência
  • Interferômetro de Michelson
  • Teorema de Van Cittert-Zernike para coerência clássica
  • desenvolvimento do próprio laser

Aplicações

  • holografia
  • interferometria
  • comunicação por fibra óptica
  • lidar
  • resfriamento de átomos por laser
  • tomografia óptica coerente

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: coerência, laser, coerência espacial, coerência temporal, monocromático, direcionalidade, holografia, interferometria, fase, frente de onda.

Contexto histórico

Coerência do laser

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1960-05-16
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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